聚焦離子束技術(shù)（FIB）

聚焦離子束技術(shù)（Focused Ion beam，F(xiàn)IB）是利用電透鏡將離子束聚焦成非常小尺寸的離子束轟擊材料表面，實(shí)現(xiàn)材料的剝離、沉積、注入、切割和改性。隨著納米科技的發(fā)展，納米尺度制造業(yè)發(fā)展迅速，而納米加工就是納米制造業(yè)的核心部分，納米加工的代表性方法就是聚焦離子束。近年來發(fā)展起來的聚焦離子束技術(shù)（FIB）利用高強(qiáng)度聚焦離子束對材料進(jìn)行納米加工，配合掃描電鏡（SEM）等高倍數(shù)電子顯微鏡實(shí)時(shí)觀察，成為了納米級分析、制造的主要方法。目前已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路修改、離子注入、切割和故障分析等。

FIB在產(chǎn)品質(zhì)量問題分析中的典型應(yīng)用

1. 集成電路修補(bǔ)與線路修改

在集成電路制造與封裝階段，常出現(xiàn)微區(qū)電路蝕刻錯(cuò)誤或邏輯設(shè)計(jì)缺陷。傳統(tǒng)方法難以在納米尺度進(jìn)行修復(fù)，而FIB技術(shù)可通過精確切割移除錯(cuò)誤連接，再通過離子束誘導(dǎo)沉積技術(shù)（如噴鉑或噴碳）重新搭建電路路徑，修改精度可達(dá)5 nm以下。該技術(shù)不僅節(jié)省了因完全重新流片產(chǎn)生的時(shí)間和成本，也極大提高了原型驗(yàn)證和故障恢復(fù)的效率。

2. 表面缺陷與界面分析

產(chǎn)品在工藝或服役中可能出現(xiàn)微納米尺度的缺陷，如顆粒污染、局部腐蝕、氧化層破裂等。FIB可對缺陷區(qū)域進(jìn)行定點(diǎn)切割，制備高質(zhì)量的截面樣品，從而暴露缺陷與基材的界面結(jié)構(gòu)。結(jié)合SEM或能譜儀（EDS）進(jìn)行成分與形貌分析，可明確缺陷成因，指導(dǎo)工藝改進(jìn)。

3. 涂層與薄膜結(jié)構(gòu)表征

許多產(chǎn)品需通過表面鍍膜提升性能，如耐磨層、防腐涂層或光學(xué)薄膜。利用FIB可制備橫截面樣品，觀察薄膜的厚度、結(jié)構(gòu)、一致性以及與基體的結(jié)合情況，判斷是否存在剝落、孔洞或互擴(kuò)散現(xiàn)象。這對于評估涂層可靠性與壽命至關(guān)重要。

4. 先進(jìn)封裝與三維集成檢測

在2.5D/3D集成電路、硅通孔（TSV）、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）等先進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)IB可用于截面制備、連接點(diǎn)檢測、層間通孔質(zhì)量評估等。其高定位精度和微區(qū)處理能力特別適用于復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的故障定位與分析。

聚焦離子束技術(shù)（FIB）注意事項(xiàng)

• 樣品大小5×5×1cm，當(dāng)樣品過大需切割取樣。
• 樣品需導(dǎo)電，不導(dǎo)電樣品必須能噴金增加導(dǎo)電性。
• 切割深度必須小于10微米。
  
  

FIB與其他分析技術(shù)的聯(lián)用趨勢

如今FIB不再局限于獨(dú)立加工與截面制備，越來越多地與多種顯微分析和成分譜學(xué)技術(shù)聯(lián)用，包括：

FIB-SEM-EDS：實(shí)現(xiàn)加工-形貌觀察-元素分析一體化；

FIB-原子探針斷層掃描（APT）：用于提取納米針尖樣品并進(jìn)行三維原子尺度成分分析；

FIB-透射電鏡（TEM）樣品制備：是制備電子透明薄片的標(biāo)準(zhǔn)方法。