在半導(dǎo)體器件研發(fā)與制造領(lǐng)域，失效分析已成為不可或缺的環(huán)節(jié)，F(xiàn)IB（聚焦離子束）截面分析，作為失效分析的利器，在微觀世界里大顯身手。它運(yùn)用離子束精準(zhǔn)切割樣品，巧妙結(jié)合電子束成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高分辨率觀察，尤其擅長(zhǎng)處理微小、復(fù)雜的器件結(jié)構(gòu)。

什么是截面分析？

截面分析是失效分析中的一種重要方法，而使用雙束聚焦離子束 - 掃描電鏡（FIB-SEM）則是截面分析的主要加工方式之一。FIB 技術(shù)將離子束切割與電子束成像相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)定位，并以高度可控的方式對(duì)樣品的不同區(qū)域進(jìn)行截面切割。

使用FIB做截面分析基本有以下步驟：

1.準(zhǔn)備樣品

樣品制備是截面分析的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其目的是為后續(xù)的分析提供合適且高質(zhì)量的樣品。樣品制備一般包括裁切樣品尺寸、使樣品表面平整無(wú)起伏、導(dǎo)電處理（如噴金、噴碳等）、裝載固定在樣品臺(tái)等。

聚焦離子束技術(shù)（FIB）注意事項(xiàng)：

（1）樣品大小5×5×1cm，當(dāng)樣品過(guò)大需切割取樣；

（2）樣品需導(dǎo)電，不導(dǎo)電樣品必須能噴金增加導(dǎo)電性；

（3）切割深度必須小于10微米。

2.位置確認(rèn)將預(yù)處理后的樣品置于 FIB 設(shè)備中，利用電子束掃描觀察樣品表面形貌，確定截面切割位置。

在目標(biāo)區(qū)域表面沉積保護(hù)層，以減少切割過(guò)程中對(duì)樣品表面的離子損傷。

3.離子切割

使用聚焦離子束對(duì)樣品表面進(jìn)行切割，先挖開(kāi)樣品表面以暴露出截面區(qū)域，然后對(duì)截面部分進(jìn)行精修。精修的目的是使截面平滑，使形貌細(xì)節(jié)更加清晰明顯，以便后續(xù)的觀察和分析。在離子切割過(guò)程中，需要精確控制離子束的參數(shù)，如離子束電流、加速電壓等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)截面的精確加工。

4.截面分析

對(duì)材料截面進(jìn)行多種表征分析，以獲取豐富的信息：

（1）表征截面結(jié)構(gòu)形貌：通過(guò)電子束成像技術(shù)，對(duì)截面的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察和分析，了解樣品內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)、缺陷分布等情況。

（2）測(cè)量各層尺寸厚度：利用 FIB 設(shè)備的高精度測(cè)量功能，對(duì)截面中各層的尺寸和厚度進(jìn)行精確測(cè)量，為評(píng)估材料的制備工藝和性能提供數(shù)據(jù)支持。

（3）能譜測(cè)試成分信息：結(jié)合能譜分析技術(shù)（EDS），對(duì)截面進(jìn)行成分分析，確定不同區(qū)域的元素組成和含量，從而了解材料的成分分布情況，為研究材料的性能和失效機(jī)理提供重要的依據(jù)。