【doc】聚焦离子束（FIB）的透射电镜制样
聚焦离子束(FIB)的透射电镜制样 聚焦离子束(FIB)的透射电镜制样
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材料
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科学系,上海200433)1刊L}-毛l.
亚微米Ic芯片的发展,对于TEM在IC的失效分析和工艺监控过程中所担负的工作提出
了越来越高的要求.许多方法和手段被用于解决TEM制样这个问题].FIB技术被证明为现今
最有效的精确定位制样的方法]原有TEM制样技术的定位减薄难,单次制样成功率低,且对
单一器件的定位能力差的难题,可通过电视监测和聚焦离子磨削的方法加以克服.利用这种技
术,可以完成以往难以实现的lc芯片的精密定位翻样工作,使透射电镜在亚檄米级lc的分析中
达到实用性阶段.本文介绍该技术使用的具体方法.
实验过程
实验所用设备为美国fe.公司所生产的F1B20O型聚焦离子束系统. 1.获取特定目标将需要分析的lc样品与切戚同样大小的陪片和玻璃胶合在一起.此过程
的关键是粘合玻璃和lc样品的粘合剂必须能溶解于有机溶剂.利用"劈"形制样技术将fc样
品减薄至2O,30/~m.此时的被分析目标应落于样品的中心位置. 2.FIB的减薄过程:FIB用于TEM制样的工作原理是:位于离子腔顶端的液态镓金属源,经
较强的电场抽取出带正电荷的镓离子.加速后的高能离子束与样品碰撞,溅射以达到减薄试样的
目的.整个过程可分为对试样的初步减薄和精密减薄两个部分.在进行减薄之前,
要在目标位上
淀积一层1m,2m厚的Pt薄膜,用于保护试样的目标区域(见图1) 在初步减薄阶段,我们选用了Box溅射模式,我们从20tam开始耐试样进行等厚度的双面减
薄,减薄深度为3.5,urn.离子柬的减薄选框可定义在距试样目标5.um~2um的位置.离子柬强度
从6nA,3nA进行递减.当试样减薄至距目标1—2m时,就进入了精密减薄区域.这时首先要
将样品台倾转1,用以抵消因离子束平行人射而形成试样上薄下厚的现象.开始减薄时可利用
强度为InA的离子束,凹坑深度定义到2gin在碱薄过程中,用监视器不断监控减薄过程,图像
可放大至12k,20k(图2),当距离目标区域0.1,0.35um时,将离子柬的强度减至350pA.,用
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电子显微J.Chin.Electr.Microsc.Soc 19(4):513,5142000年
Ljne溅射模式进行线切割.将离子柬的切割线条逐渐上移逼近目标.当样品厚度<0.1m时,我
们将样品台倾转了45.,发现要观察的图型已经达到(图3),这时就可将试样取出进行TEM观察了.
结果与讨论
从图4的TEM照片观测,我们可以获得一个EEPROM的完整结构像.其中的隧道氧化层
的厚度为8O埃,控制栅,浮栅中多晶晶粒清晰可辨.从图5和图6,我们能观察到控制栅和浮栅
之间的隔离层中三层不同材料的厚度,并能获得多晶晶粒的高分辨像,它可用来对
隔离层进行厚
度定标.通过以上实验结果我们能得出这样的结论,即FIB制成的样品完全符合TEM观察的厚
度要求.对比普通的TEM制样方法,FIB技术有速度快,精确度高,成品率高的特点.它能解决
大多数集成电路的TEM制样问题.所以它已广泛被国外研究机构所采用现在我们正利用这项
技术服务于中国的微电子制造企业和科研领域.
参考文献
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浙公网安备 33021202002483