聚焦离子束（FIB）技术介绍

聚焦离子束（FIB）技术因液态金属离子源突破而飞速发展。1970年初期，多国科学家研发多种液态金属离子源。1978年，美国加州休斯研究所搭建首台Ga+基FIB加工系统，推动技术实用化。80至90年代，FIB技术在多领域取得显著进步，商用系统广泛应用于研究及工业。如今，FIB已成为微电子行业关键技术，提升材料、工艺及器件分析与修补精度。

 

FIB系统的工作原理

 

聚焦离子束（FIB）技术是一种利用静电透镜将离子束聚焦至极小尺寸，进而实现显微切割的先进工艺。目前，商用 FIB 系统的粒子束引自液态金属离子源。

 

在芯片设计及加工中的应用理

 

（一）IC芯片电路修改 　

 

借助 FIB 对芯片电路进行物理修改，芯片设计者能够针对芯片问题区域实施专项测试，从而更快速、精准地验证设计方案。若芯片局部区域存在问题，可通过 FIB 隔离该区域或修正其功能，直击问题核心。此外，在最终产品量产前，FIB 还能提供部分样片和工程片，这些样片有助于加速终端产品上市。运用 FIB 修改芯片，可减少不成功设计方案的修改次数，有效缩短研发周期。

 

（二）Cross-Section 截面分析 　

 

用FIB在IC芯片特定位置作截面断层,以便观测材料的截面结构与材质，定点分析芯片结构缺陷。

 

（三）Probing Pad 　

 

在复杂IC线路中任意位置引出测试点, 以便进一步使用探针台(Probe- station) 或 E-beam 直接观测IC内部信号。

 

聚焦离子束技术在微纳加工技术上的主要应用

 

作为微纳加工和半导体集成电路制造业的热门研究领域，FIB 技术集材料刻蚀、沉积、注入、改性于一身，展现出成为高真空环境下器件制造全过程主要加工方式的巨大潜力。目前，其主要应用包括以下几个方面：

 

1.光掩模修补

 

2.集成电路缺陷检测分析与修整

 

3.TEM 和 STEM 薄片试样制备

 

4.硬盘驱动器薄膜头（TFH）制造同时，FIB 的其他重要应用，如扫描离子束显微镜（SIM）、FIB 直接注入、FIB 曝光（含扫描曝光和投影曝光）、多束技术与全真空联机技术，以及 FIB 微结构制造（刻蚀、沉积）、FIB/SIMS（二次离子质谱仪）技术等，也在持续开发中。