SEM/FIB双束系统及其截面加工技术

扫描电子显微镜（SEM）与聚焦离子束（FIB）结合形成的双束系统，是现代微纳加工与材料分析领域中一种高度集成的多功能仪器平台。该系统通过在同一真空腔体内集成电子束与离子束两套独立的成像与加工系统，实现了对样品从微观观测到纳米级加工的全流程操控。

 

SEM/FIB双束系统不仅具备高分辨成像能力，还能进行精确的刻蚀、沉积、注入和截面制备，因此在半导体失效分析、材料科学研究、生物样品制备及纳米器件加工等方面具有不可替代的作用。

什么是SEM/FIB双束系统

SEM/FIB双束系统是一种集多种功能于一体的高端分析仪器。其中，FIB部分是将离子源产生的离子束经过离子枪聚焦、加速后作用于样品表面，实现离子的成像、注入、刻蚀和沉积等功能。离子源的种类多样，大多数FIB采用Ga源，但也有Xe、He等离子源可供选择，不同的离子源在特定应用中各有优势。

 

截面分析的应用与优势

1. 截面分析的流程

针对材料领域，涵盖各个环节，满足客户多元化的需求，如需专业检测服务金鉴检测顾问188-1409-6302。截面分析是SEM/FIB系统最典型的应用之一，其基本流程包括：

（1）定位与标记：在SEM模式下识别目标区域，必要时使用电子束或低束流FIB进行标记。

（2）保护层沉积：通常在待分析区域表面沉积一层Pt或W保护层，以防止离子束损伤表面结构。

（3）粗加工与精修：首先使用较高束流（如几nA至几十nA）快速刻蚀出截面轮廓，再逐步降低束流（至几百pA甚至几十pA）进行抛光，以获得平整的观测面。

（4）SEM成像与分析：将样品倾转至最佳观测角度（通常为52°–54°），利用高分辨率SEM对截面形貌进行成像，并可结合EDS或EBSD进行成分与晶体结构分析。

 

2.技术优势

（1）高定位精度：得益于SEM的高分辨成像能力，可在微米甚至纳米尺度精确定位目标区域。（2）

低应力损伤：

FIB加工过程可控性强，对周围材料影响小，尤其适用于脆性材料与多层结构。

（3）

截面完整性好：

能够保持原始结构的形貌与界面信息，便于真实反映材料或器件的内部状态。

3. 典型应用场景

（1）

半导体芯片检测：

用于观察晶体管栅极结构、金属互联层厚度、通孔形貌、介质层完整性等，是失效分析和工艺验证的关键手段。

（2）

材料科学研究：

可用于分析涂层与基体界面、晶界结构、析出相分布、复合材料界面结合状态等。为了方便大家对材料进行深入的失效分析及研究，金鉴实验室具备Dual Beam FIB-SEM业务，包括透射电镜(TEM)样品制备，材料微观截面截取与观察、样品微观刻蚀与沉积以及材料三维成像及分析等。

（3）

生物样品制备：

如细胞、组织的截面制备，用于后续扫描电镜或透射电镜观察。

 

总结

 

SEM/FIB双束系统在微观分析领域具有重要的地位，其截面分析功能为芯片检测、材料分析等众多领域提供了强大的技术支持。