掃描電子顯微鏡（SEM）與聚焦離子束（FIB）結(jié)合形成的雙束系統(tǒng)，是現(xiàn)代微納加工與材料分析領(lǐng)域中一種高度集成的多功能儀器平臺(tái)。該系統(tǒng)通過(guò)在同一真空腔體內(nèi)集成電子束與離子束兩套獨(dú)立的成像與加工系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品從微觀觀測(cè)到納米級(jí)加工的全流程操控。

SEM/FIB雙束系統(tǒng)不僅具備高分辨成像能力，還能進(jìn)行精確的刻蝕、沉積、注入和截面制備，因此在半導(dǎo)體失效分析、材料科學(xué)研究、生物樣品制備及納米器件加工等方面具有不可替代的作用。

什么是SEM/FIB雙束系統(tǒng)

SEM/FIB雙束系統(tǒng)是一種集多種功能于一體的高端分析儀器。其中，F(xiàn)IB部分是將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過(guò)離子槍聚焦、加速后作用于樣品表面，實(shí)現(xiàn)離子的成像、注入、刻蝕和沉積等功能。離子源的種類多樣，大多數(shù)FIB采用Ga源，但也有Xe、He等離子源可供選擇，不同的離子源在特定應(yīng)用中各有優(yōu)勢(shì)。

截面分析的應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)

1. 截面分析的流程

針對(duì)材料領(lǐng)域，涵蓋各個(gè)環(huán)節(jié)，滿足客戶多元化的需求，如需專業(yè)檢測(cè)服務(wù)金鑒檢測(cè)顧問(wèn)188-1409-6302。截面分析是SEM/FIB系統(tǒng)最典型的應(yīng)用之一，其基本流程包括：

（1）定位與標(biāo)記：在SEM模式下識(shí)別目標(biāo)區(qū)域，必要時(shí)使用電子束或低束流FIB進(jìn)行標(biāo)記。

（2）保護(hù)層沉積：通常在待分析區(qū)域表面沉積一層Pt或W保護(hù)層，以防止離子束損傷表面結(jié)構(gòu)。

（3）粗加工與精修：首先使用較高束流（如幾nA至幾十nA）快速刻蝕出截面輪廓，再逐步降低束流（至幾百pA甚至幾十pA）進(jìn)行拋光，以獲得平整的觀測(cè)面。

（4）SEM成像與分析：將樣品傾轉(zhuǎn)至最佳觀測(cè)角度（通常為52°–54°），利用高分辨率SEM對(duì)截面形貌進(jìn)行成像，并可結(jié)合EDS或EBSD進(jìn)行成分與晶體結(jié)構(gòu)分析。

2.技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）高定位精度：得益于SEM的高分辨成像能力，可在微米甚至納米尺度精確定位目標(biāo)區(qū)域。（2）

低應(yīng)力損傷：

FIB加工過(guò)程可控性強(qiáng)，對(duì)周圍材料影響小，尤其適用于脆性材料與多層結(jié)構(gòu)。

（3）

截面完整性好：

能夠保持原始結(jié)構(gòu)的形貌與界面信息，便于真實(shí)反映材料或器件的內(nèi)部狀態(tài)。

3. 典型應(yīng)用場(chǎng)景

（1）

半導(dǎo)體芯片檢測(cè)：

用于觀察晶體管柵極結(jié)構(gòu)、金屬互聯(lián)層厚度、通孔形貌、介質(zhì)層完整性等，是失效分析和工藝驗(yàn)證的關(guān)鍵手段。

（2）

材料科學(xué)研究：

可用于分析涂層與基體界面、晶界結(jié)構(gòu)、析出相分布、復(fù)合材料界面結(jié)合狀態(tài)等。為了方便大家對(duì)材料進(jìn)行深入的失效分析及研究，金鑒實(shí)驗(yàn)室具備Dual Beam FIB-SEM業(yè)務(wù)，包括透射電鏡(TEM)樣品制備，材料微觀截面截取與觀察、樣品微觀刻蝕與沉積以及材料三維成像及分析等。

（3）

生物樣品制備：

如細(xì)胞、組織的截面制備，用于后續(xù)掃描電鏡或透射電鏡觀察。

總結(jié)

SEM/FIB雙束系統(tǒng)在微觀分析領(lǐng)域具有重要的地位，其截面分析功能為芯片檢測(cè)、材料分析等眾多領(lǐng)域提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。