如何用FIB截面分析技术做失效分析？

在半导体器件研发与制造领域，失效分析已成为不可或缺的环节，FIB（聚焦离子束）截面分析，作为失效分析的利器，在微观世界里大显身手。它运用离子束精准切割样品，巧妙结合电子束成像技术，实现对样品内部结构的高分辨率观察，尤其擅长处理微小、复杂的器件结构。

 

什么是截面分析？

 

截面分析是失效分析中的一种重要方法，而使用双束聚焦离子束 - 扫描电镜（FIB-SEM）则是截面分析的主要加工方式之一。FIB 技术将离子束切割与电子束成像相结合，能够实现精准定位，并以高度可控的方式对样品的不同区域进行截面切割。

 

使用FIB做截面分析基本有以下步骤：

 

1.准备样品

 

样品制备是截面分析的基础环节，其目的是为后续的分析提供合适且高质量的样品。样品制备一般包括裁切样品尺寸、使样品表面平整无起伏、导电处理（如喷金、喷碳等）、装载固定在样品台等。

 

聚焦离子束技术（FIB）注意事项：

 

（1）样品大小5×5×1cm，当样品过大需切割取样；

 

（2）样品需导电，不导电样品必须能喷金增加导电性；

 

（3）切割深度必须小于10微米。

 

2.位置确认将预处理后的样品置于 FIB 设备中，利用电子束扫描观察样品表面形貌，确定截面切割位置。

 

在目标区域表面沉积保护层，以减少切割过程中对样品表面的离子损伤。

 

 

3.离子切割

 

使用聚焦离子束对样品表面进行切割，先挖开样品表面以暴露出截面区域，然后对截面部分进行精修。精修的目的是使截面平滑，使形貌细节更加清晰明显，以便后续的观察和分析。在离子切割过程中，需要精确控制离子束的参数，如离子束电流、加速电压等，以实现对截面的精确加工。

 

4.截面分析

 

对材料截面进行多种表征分析，以获取丰富的信息：

 

（1）表征截面结构形貌 ：通过电子束成像技术，对截面的微观结构进行观察和分析，了解样品内部的组织结构、缺陷分布等情况。

（2）测量各层尺寸厚度 ：利用 FIB 设备的高精度测量功能，对截面中各层的尺寸和厚度进行精确测量，为评估材料的制备工艺和性能提供数据支持。

（3）能谱测试成分信息 ：结合能谱分析技术（EDS），对截面进行成分分析，确定不同区域的元素组成和含量，从而了解材料的成分分布情况，为研究材料的性能和失效机理提供重要的依据。