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聚焦离子束技术:微纳米制造与分析的利器 发布时间:2025-07-08 15:26:30


聚焦离子束技术概述

聚焦离子束(Focused Ion Beam,FIB)技术是微纳米尺度制造与分析领域的一项关键核心技术。其原理是利用静电透镜将离子源汇聚成极为精细的束斑,束斑直径可精细至约5纳米。当这束高能离子束轰击材料表面时,能够在纳米尺度上对材料实施剥离、沉积、注入、切割和改性等一系列操作。金鉴实验室作为专注于材料分析领域的科研检测机构,能够通过专业的FIB技术为客户提供高质量的测试服务。



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FIB/SEM双束系统加工过程

FIB/SEM双束系统是聚焦离子束技术发展的一个重要里程碑。该系统将扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)与FIB系统耦合在一起,实现了离子束加工与电子束成像的同步进行。在工作过程中,样品被放置在FIB和SEM的共轴高度处,这样就能够同时利用电子束进行高分辨率成像和离子束进行加工。通过样品台的灵活倾转,还可以使样品表面与电子束或离子束保持垂直,从而确保加工和成像的精确性。


当FIB离子束轰击材料表面时,入射离子会在材料内部引发一系列复杂的散射过程。在这个过程中,离子不断失去能量,最终停留在材料内部。离子损失的能量主要有两个去向:一方面,通过与材料中的原子核发生碰撞,将部分能量传递给原子,使原子发生移位或者脱离材料表面,从而实现材料的刻蚀加工;


另一方面,将能量传递给原子核周围的电子,激发这些电子产生二次电子,或者剥离原子核周围的部分电子,使原子电离成离子,进而产生二次离子发射。这一过程不仅实现了材料的加工,还为后续的分析提供了重要的信号基础。




FIB/SEM双束系统应用领域

FIB/SEM双束系统的应用领域极为广泛,几乎涵盖了所有材料科学和微电子技术相关的领域。在半导体材料领域,它可以用于芯片内部结构的定点观测、故障分析以及集成电路的修改等关键环节。对于锂电材料,能够进行微观结构的剖析和性能优化研究。金属材料、陶瓷材料、光电材料以及高分子材料等众多材料体系,都可以借助FIB/SEM双束系统进行微观结构的加工和性能分析。金鉴实验室拥有专业的FIB/SEM双束系统测试设备和技术团队,能够确保测试的准确性和可靠性,如需进行专业的检测,可联系金鉴检测顾问188-1409-6302。


此外,在离子注入、切割等微纳加工工艺中,FIB/SEM双束系统也发挥着不可或缺的作用,其高精度的加工能力为这些工艺的实现提供了有力支持。




FIB/SEM双束系统分析案例

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。

1.材料微观截面截取与观察

SEM仅能观察材料表面信息,聚焦离子束的加入可以对材料纵向加工观察材料内部形貌,通过对膜层内部厚度监控以及对缺陷失效分析改善产品工艺,从根部解决产品失效问题。

(1)FIB切割键合线

利用FIB对键合线进行截面制样,不仅可以观察到截面晶格形貌,还可掌控镀层结构与厚度。


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(2)FIB切割芯片金道

金鉴实验室FIB-SEM产品工艺异常或调整后通过FIB获取膜层剖面对各膜层检查以及厚度的测量检测工艺稳定性。

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(3)FIB切割支架镀层

金鉴实验室利用FIB切割支架镀层,避免了传统切片模式导致的金属延展、碎屑填充、厚度偏差大的弊端,高分辨率的电镜下,镀层晶格形貌、内部缺陷一览无遗。

FIB-SEM扫描电镜下观察支架镀层截面形貌,镀层界限明显、结构及晶格形貌清晰,尺寸测量准确。此款支架在常规镀镍层上方镀铜,普通制样方法极其容易忽略此层结构,轻则造成判断失误,重则造成责任纠纷,经济损失!

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FIB-SEM扫描电镜下观察支架镀层截面形貌。此款支架在镀铜层下方镀有约30纳米的镍层,在FIB-SEM下依然清晰可测!内部结构、基材或镀层的晶格、镀层缺陷清晰明了,给客户和供应商解决争论焦点,减少复测次数与支出。金鉴实验室在进行试验时,严格遵循相关标准操作,确保每一个测试环节都精准无误地符合标准要求。

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(4)FIB其他领域定点、图形化切割

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2.诱导沉积材料

利用电子束或离子束将金属有机气体化合物分解,从而可在样品的特定区域进行材料沉积。本系统沉积的材料为Pt,沉积的图形有点阵,直线等,利用系统沉积金属材料的功能,可对器件电路进行相应的修改,更改电路功能。


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聚焦离子束技术及其衍生的FIB/SEM双束系统,以其独特的加工和分析能力,在微纳米尺度的科学研究和工业应用中发挥着越来越重要的作用。随着技术的不断进步和创新,其应用范围还将进一步拓展,为人类探索微观世界和推动科技发展提供更强大的工具支持。金鉴实验室的专业服务不仅限于测试和认证,还包括失效分析、技术咨询和人才培养,为客户提供一站式的解决方案,金鉴将继续秉承着专业的服务态度,不断提升自身的技术水平和服务质量,为材料分析领域贡献我们的力量。


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