聚焦离子束组合装置及应用

聚焦离子束技术是一种集形貌观测、定位制样、成分分析、薄膜淀积和无掩膜刻蚀各过程于一身的新型微纳加工技术。对电子离子双束纳米工作站,聚焦离子束、扫描电镜和Ar离子束构成的“三束”显微镜系统的原理和应用作了详细介绍,同时也对聚焦离子束-分子束外延组合装置、聚焦离子束与二次离子质谱仪(SIMS)的组合装置以及单轴聚焦离子/电子束(FIEB)装置作了简单介绍。     

聚焦离子束技术制备超薄TEM样品-X2样品台的应用

聚焦离子束技术在制备TEM样品方面得到了广泛的应用。普通传统的制样减薄方法存在远端薄区极易弯曲和薄区厚度不均匀的问题。针对存在的这些问题本文使用Zeiss公司的X2样品台采取交叉减薄的方法制备一个具有均匀的极薄的TEM样品。本文主要介绍X2样品台的工作原理和交叉减薄的实验过程,并分析了该方法在制备TEM样品时存在的优缺点以及其独特的适用性。     

聚焦离子束技术制备与样品表面平行的TEM样品

制备目标材料的高质量TEM样品对TEM测试表征和结果分析具有决定性作用.聚焦离子束（FIB）技术由于其微观定位选区制样的优势在TEM样品制备上已有一定应用.本文介绍了FIB/SEM双束系统制备与样品表面平行的TEM样品的方法（“V-cut”）,并与传统的FIB制备TEM样品的方法（“U-cut”）进行比较,分析了该方法对实现某些特殊研究目的的独特性和适用性.     

集成电路TEM分析的制样技术

对集成电路芯片特定部位作透射电镜分析，样品制备是非常关键的一步。为此，许多实验室发展了各种针对性的制样技术。通过吸取各种制样技术的长处，结合目前一般ＴＥＭ实验室的制样条件，本文介绍一种用于普通ＴＥＭ实验室的ＩＣ芯片具体制样方法－使用玻璃陪片，在光学显微镜监视下，以机械减薄形成“劈”形试样，使被分析目标在“劈”的“刃口”上。最后用低角度离子磨削使被分析目标附近形成理想的电子透明薄区。     

FinFET芯片TEM样品制备及避免窗帘效应方法

制备高质量纳米尺度芯片透射电子显微镜(TEM)样品对于探索半导体器件结构设计、材料分布与芯片性能之间的关系具有重要的意义。使用聚焦离子束(FIB)/扫描电子显微镜(SEM)双束系统制备14 nm鳍式场效应晶体管(FinFET)截面TEM样品,制备过程中从技术角度提出了两种自下而上制样方案来抑制窗帘效应。为扩大样品的可表征视场范围,在避免样品弯曲的前提下,提出了一种薄片提取方法。结果表明,离子束流越大,窗帘效应越严重,自下而上方法能有效规避窗帘效应;离子束电压30 kV时采用清洗截面(CCS)模式、5 kV/2 kV时采用矩形模式,样品台倾斜补偿角度为1.5°～3.5°,进行交叉减薄,且最终铣削长度控制在1μm时减薄效果最好;新的薄片提取方法改变了样品的铣削方向,在避免窗帘效应破坏感兴趣结构和样品弯曲的前提下,将样品的可表征视场范围扩大了5倍。研究结果对优化TEM样品制备方法以及芯片失效分析提供了参考。     

聚焦离子束制样条件对TEM样品形貌的影响

聚焦离子束(FIB)因其制样成功率和效率高，可定点精确制样等特点已经成为半导体失效分析领域重要的透射电子显微镜(TEM)制样方法。利用双束FIB系统针对TEM样品制备条件对样品形貌的影响进行了分析和研究。通过控制变量法等方法分析了FIB的电子束或离子束等制样条件可能对样品带来的损伤。通过实验发现，FIB的离子束能量对TEM样品热损伤影响较小，电子束的电压和电流是引起样品损伤的主要因素。实验证明，在电子束辅助沉积保护层时适当降低电子束的电压和电流，可有效改善样品的微观形貌。     

泥页岩样品自然断面与氩离子抛光扫描电镜 制样方法的比较与应用

根据不同的研究目的,泥页岩的扫描电镜实验常用自然断面和氩离子抛光两种制样方法.自然断面的样品一般利用二次电子(SE)信号成像,反映样品表面原始形貌,图像立体感强,是最常用的制样方法.自然断面方法适合观察较大的孔隙结构,矿物及有机质形态特征,有机显微组分等.氩离子抛光样品一般利用背散射(BSE)信号成像,反映样品原子序数差异,容易区分有机质与矿物质.氩离子抛光样品表面光滑平整,适合观察泥页岩中纳米级孔隙,能直观地观察到矿物及有机质的颗粒大小及分布情况,但经过切割、研磨和抛光等一系列复杂的处理过程,样品原始形貌受到一定的破坏,会损失掉一些有用信息.本文详细比较了自然断面与氩离子抛光两种制样方法的特点及适用条件,指出如何根据样品特征及研究目的选择合适的制样方法.     

凹面磨坑机样品台的改造

在利用电子显微镜进行陶瓷,半导体等材料(包括横断面)的研究工作中,使用凹面磨坑机配合离子减薄仪,制备电镜样品,可以大大缩短制样时间,而且能得到高质量的电镜样品。一般电镜试样制备时,首先将块状样品用金刚石锯或机械方法切成厚度为200～300μm的薄片,然后,将薄片用胶或腊粘在玻璃片或金属托盘上,用氧化铝或金刚石磨料在平玻璃板上磨到100μm左右,将这样的试样用超声波钻切成Φ3mm的圆形薄片,放入离子减薄仪中减薄,上述的样品一般需减薄20～25小时以上。如果将上述磨好的试样,在放入离子减薄仪之前,用凹面磨坑机,在100μm厚的试样上,磨出凹坑,其坑的底部剩余厚度为20～30μ,如图1所示,对于硬试样,坑底     

离子束辅助技术获得高激光损伤阈值的增透膜

采用合适的离子束辅助沉积(IBAD)参数在K9基底上镀制了高激光损伤阈值的中心波长1053 nm的增透膜,分别从光谱性能、吸收性能、抗激光损伤阈值(LIDT)以及退火后的影响等方面与未进行离子束辅助沉积的薄膜进行对比分析。实验结果发现,采用离子辅助制备的薄膜放置80 d后具有更好的光谱稳定性,与未进行离子束辅助镀制的薄膜相比,平均吸收下降了57%,吸收值偏高的奇异点明显减少;损伤阈值提高了60%,用Leica偏振光学显微镜观察50%损伤几率的能量下破斑形貌,发现经过离子束辅助制备的样品破斑形状整齐且缺陷点少;未进行离子束辅助制备的样品退火后吸收降低,阈值提高,但奇异点没有减少,辅助样品变化不大。由此可知,离子辅助有助于制备高性能基频增透膜。     

离子减薄技术的改进

离子束研磨减薄技术中,目前常用的是氩离子。而用氩离子,对于某些化合物,会发生不均匀研磨减薄,残留某种元素的小岛,而改用碘离子能克服这种缺点。     

植物叶片电镜包埋块脱落的补救方法

在植物透射电镜制样过程中,由于样品表面结构及化学组成等方面的差异,使按常规程序包埋的样品与包埋剂脱离而不能进入切片以后的各程序。我们在植物叶片电镜制样过程中也遇到了这一问题。经过摸索,找到了一种切实可行且不影响观察效果的简易补救方法。现介绍如下,以供参考。一、样品材料原固定包埋的为植物叶片(人参—Panax Ginseng)。其结构特点是表皮毛较少,叶表皮的蜡质较多,固定的电镜样品很容易在表皮和包埋剂之间分离而脱落。     

利用HCl气体化学增速离子束腐蚀GaN的研究

报道了在化学增速离子束腐蚀金属有机化学汽相淀积ＧａＮ的过程中使用Ａｒ离子和ＨＣｌ气体的情况。     

基于潘宁放电的离子枪研发

为对样品实现表面清洁、表面刻蚀或深度分析,设计制造了潘宁放电型离子枪。通过阳极筒和一对阴极在磁场的作用下实现原子的离子化,通过调节离子所处区域的电位确定离子能量,通过静电透镜来实现离子的加速和聚焦。调节静电透镜的尺寸和相对位置,可以使离子束在出口处被聚焦。阳极筒和阴极的选材需要满足超高真空使用又要避免溅射。通过理论计算和模拟离子束流的轨迹,确定了离子枪各主要组件的参数。经过测试,工作距离为80 mm和氩气的工作气压为1.3×10^-2Pa时,2.5 keV氩离子束的束斑直径为12 mm,束流值为33μA。该离子枪可实现表面原子精度构造。     

低能离子束诱导蓝宝石自组织纳米结构与光学性能研究

针对蓝宝石有序纳米结构的制备,使用微波回旋共振离子源,研究了低能Ar+离子束在不同参数下刻蚀蓝宝石(C向)表面形成的自组织纳米结构及其光学性能。结果表明,当离子束入射能量为1200 e V、束流密度为265μA/cm2时,随着入射角度的增大(5°~40°),样品表面出现点状自组织纳米结构,该结构的有序性较差;当增加角度到45°时,样品表面出现了有序的条纹结构,在45°~70°时,增大离子束入射角度,样品表面沿离子束入射方向出现柱状结构,而在垂直于离子束入射方向,样品表面呈现出有序的条纹结构;随着离子束入射角度的增加,样品表面的纳米条纹结构的特征波长先减小(45°~60°)后逐渐增大(60°~70°),在60°附近,特征波长达到极小值,约为21.1 nm。在70°~75°时,样品表面呈现纵横比较大的纳米点状结构。增加离子束的作用时间,样品表面的纳米结构纵向尺寸增大,有序性增加,但纳米结构横向周期基本不变。有序纳米结构的出现使得样品的透射率得到提升。自组织结构变化是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果。     

界面薄膜的制备技术

本文叙述了用机械研磨和离子减薄技术制备透射电镜界面薄膜试样的方法。应用此法,可在透射电镜中,用衍射法观察界面的缺陷和沉淀相。特别适用于某些材料表面上外延或溅射几微米到十几微米薄层的界面结构的观察。不同材料的界面观察,必须采用离子减薄技术,这是化学腐蚀和电解抛光法所不及的。一、薄膜制备: 机械研磨:将欲观察的样品,切割成2毫米宽的条状试样,用丙酮或酒精清洗后,在4条切割好的试样上,涂上一层环氧树脂(江西宜春慈化化工厂生产的通用双管胶粘剂),然后把其中两条外延(溅射)层面对面相互     

各种干法腐蚀的参数和电极结构

袅1各种干法腐蚀一_-一一一一参数和电极结构 ～瑚……隧翳压罄围卜极结构怿躅懈1豢纛桶形腐蚀或隧道形 腐蚀顺流或支流等离子 腐蚀高压腐蚀等离子腐蚀(PE)离子腐蚀(IE)或 溅射腐蚀反应离子腐蚀(RIE)或反应溅射腐蚀磁场限制离子腐蚀 (MIE)磁场限制反应离子腐蚀(MRIE)三极管腐蚀离子束腐蚀(IBE)或离子束铣反应离子束腐蚀 (RIBE)化学加速离子束腐蚀(CAIBE)光子加速化学腐蚀活性{10一~-100活性活性活性惰性活性惰性活性活性惰性活性活性活性10～’,、一10’10一’～10’～10。～10～。,、一10—0取决于方法j线圈或电极在容器外r 、…     

FIB参数对低介电常数介质TEM样品制备的影响

研究了使用聚焦离子束(FIB)方法制备低k介质的TEM样品时离子束参数对介质微观形貌的影响,发现低k介质的微观形貌与离子束参数具有较强的相关性。传统大离子束流、高加速电压的FIB参数将导致低k介质多孔性增加、致密度下降;且k值越低,离子束参数影响越大。对于亚65nm工艺中使用的k值为2.7的介质,当离子束流减小到50pA、加速电压降低到5kV时,FIB制样方法对介质致密度的影响基本可忽略,样品微观形貌得到了显著改善;而对于65nm工艺中使用的k值为3.0的介质,其微观形貌受离子束参数的影响则相对较小。     

资料简介索引

用通用电容电桥或锁定技术研究了以Hg_(1-x)Cd_xTe(x=0.2或0.27)为基础的MOS电容器。样品性能的差异视型别和化学配比x而定。例如,与n型样品相反,p型样品在1兆赫以下始终具有低频电容性能。处于带隙的表面态密度高,两个峰值接近带缘。在有些结构上出现了分立的表面态。低温下可能会引起简并累积或n型反型层,其作用有如一双维气体。外加一磁场就可观察到Shubnikovde     

聚焦离子束辅助淀积的淀积速率模型

在 U.G.Meyer离子与表面吸附气体相互作用模型的基础上 ,提出了聚焦离子束辅助淀积的淀积速率模型 .该模型包含了淀积过程中淀积作用和溅射作用的共同影响 ,指出在一定的离子束电流和反应气体流量下 ,影响淀积速率的主要因素是离子束的照射时间和扫描周期 .模型的计算结果与实验结果比较取得了较好的吻合 ,说明该模型比较精确地反映了聚焦离子束辅助淀积的物理过程 .     

聚焦离子束辅助淀积的淀积速率模型

在U.G.Meyer离子与表面吸附气体相互作用模型的基础上,提出了聚焦离子束辅助淀积的淀积速率模型.该模型包含了淀积过程中淀积作用和溅射作用的共同影响,指出在一定的离子束电流和反应气体流量下,影响淀积速率的主要因素是离子束的照射时间和扫描周期.模型的计算结果与实验结果比较取得了较好的吻合,说明该模型比较精确地反映了聚焦离子束辅助淀积的物理过程.