聚焦離子束技術

聚焦離子束（Focused Ion Beam，簡稱 FIB）技術作為一種前沿的納米級加工與分析手段，近年來在眾多領域嶄露頭角。它巧妙地融合了離子束技術與掃描電子顯微鏡（SEM）技術的優勢，憑借其獨特的原理、廣泛的應用場景以及顯著的優勢，成為現代科學研究與工業生產中不可或缺的重要工具。

聚焦離子束系統的核心在于其獨特的離子束生成與聚焦機制。

該系統以鎵離子源為基礎，通過雙透鏡聚焦柱將鎵離子束聚焦至極小尺寸，進而利用高能量的聚焦離子束轟擊樣品表面，實現對材料的精密去除、沉積以及高分辨率成像。

具體而言，鎵元素首先被離子化為Ga+離子，隨后在電場的作用下被加速，并借助靜電透鏡的聚焦作用，將高能量的Ga+離子精準地投射到樣品的指定位置，從而完成對樣品的加工處理。這種技術巧妙地將FIB處理樣品的功能與SEM觀察成像的功能相結合，實現了加工與觀察的無縫銜接，為納米尺度下的材料研究與制造提供了有力的技術支持。

FIB-SEM雙束系統及其應用

聚焦離子束與掃描電子顯微鏡的雙束系統（FIB-SEM）是聚焦離子束技術的重要應用形式之一。該系統廣泛應用于多種材料的分析與研究，包括光電材料、半導體材料、鍍膜材料、金屬材料、礦石、納米材料、高分子材料、鋰電材料、數據存儲、生物材料以及通訊行業等眾多領域。

FIB切片截面分析

FIB技術在截面分析方面具有顯著優勢，利用FIB技術能夠精確地對器件的特定微區進行截面觀測，并生成高分辨率的清晰圖像。我們為客戶提供的高精度截面分析服務，特別適用于微電子領域，能夠有效幫助客戶定點觀測芯片的內部結構，分析光發射定位熱點的截面結構缺陷等，確保材料的質量和性能。

FIB制備TEM樣品過程

鉑保護層沉積（Platinum deposition）：

采用電子束或離子束輔助沉積的方法，在待制備TEM試樣的表面蒸鍍一層鉑保護覆層。這層保護覆層的作用在于防止最終的TEM試樣在后續加工過程中受到Ga離子束的輻照損傷，從而確保樣品的完整性和分析的準確性。

粗加工（Bulk-out）：

在待制備的TEM試樣兩側，利用較大的離子束流快速挖取“V”型凹坑，為后續的薄片切割提供初步的形狀基礎。這一步驟的關鍵在于快速去除多余材料，同時盡量減少對目標區域的影響。

U型切割（U-cut）：

在粗加工的基礎上，對TEM薄片的兩端和底部進行切除，形成一個較為規則的薄片形狀。這一步驟需要精確控制離子束的參數，以確保薄片的厚度和形狀符合要求。

取出（Lift-out）：

使用顯微操控針將TEM試樣從塊狀基體中移出，并通過蒸鍍鉑的方式將試樣與針粘結在一起。這一步驟需要極高的操作精度，以避免樣品在轉移過程中受損。

安裝（Mount on Cu half-grid）：

將移出的TEM薄片轉移到預先準備好的TEM支架上，并進行粘接固定。這一步驟需要確保薄片與支架之間的良好接觸，以便于后續的分析工作。

最終減薄（Final milling）：

利用較小的離子束流對TEM薄片進行進一步減薄，直至其厚度達到約100納米左右。這一步驟是制備TEM樣品的關鍵環節，需要精確控制離子束的能量和束流大小，以確保薄片的厚度均勻且滿足TEM分析的要求。

實用案例分享

1.切割支架鍍層

利用FIB切割支架鍍層，避免了傳統切片模式導致的金屬延展、碎屑填充、厚度偏差大的弊端，高分辨率的電鏡下，鍍層晶格形貌、內部缺陷一覽無遺。

FIB-SEM掃描電鏡下觀察支架鍍層截面形貌，鍍層界限明顯、結構及晶格形貌清晰，尺寸測量準確。此款支架在常規鍍鎳層上方鍍銅，普通制樣方法極其容易忽略此層結構，輕則造成判斷失誤，重則造成責任糾紛，經濟損失！

利用FIB-SEM掃描電鏡下觀察支架鍍層截面形貌。此款支架在鍍銅層下方鍍有約30納米的鎳層，在FIB-SEM下依然清晰可測！內部結構、基材或鍍層的晶格、鍍層缺陷清晰明了，給客戶和供應商解決爭論焦點，減少復測次數與支出。

2.微米級缺陷樣品FIB-SEM截面測試

對于微米級缺陷樣品的分析，FIB-SEM技術同樣能夠發揮重要作用。通過對樣品進行精確的截面切割和觀察，可以清晰地展示缺陷的位置和形態，為缺陷的成因分析和改進措施的制定提供重要依據。

3.PCB電路斷裂位置分析

在電子電路領域，FIB-SEM技術可用于分析PCB電路的斷裂位置。通過FIB切割PCB電路的截面，并利用SEM觀察銅箔的金相結構，可以精確地定位斷裂位置，并分析斷裂的原因。這種分析方法對于提高PCB電路的可靠性和性能具有重要意義。

4.錫球截面分析

FIB技術還可用于切割錫球的截面，并對其進行分析。通過對錫球截面的觀察，可以了解錫球的內部結構和成分分布，為錫球的質量控制和性能優化提供重要參考。