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原位电性能测试
点击次数:1033 发布时间:2018-11-10

聚焦离子束(FIB)微纳加工工作站

      聚焦离子束(Focused Ion beam, FIB)的系统是利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的显微切割仪器。目前商用系统的离子束为液相金属离子源,金属材质为镓(Ga),因为镓元素具有低熔点、低蒸气压及良好的抗氧化力;典型的离子束显微镜包括液相金属离子源、电透镜、扫描电极、二次粒子侦测器、5 - 6轴向移动的试片基座、真空系统、抗振动和磁场的装置、电子控制面板和计算机等硬设备,外加电场(Suppressor)于液相金属离子源可使液态镓形成细小,再加上负电场(Extractor) 牵引的镓,而导出镓离子束,以电透镜聚焦,经过一连串变化孔径可决定离子束的大小,再经过二次聚焦至试片表面,利用物理碰撞来达到切割之目的。 将扫描电子显微镜与FIB集成为一个系统,可充分发挥各自的优点,加工过程中可利用电子束实时监控样品加工进度可更好的控制加工精度。

原位电性能测试

微操纵仪(德国Kleindiek Nanotechnik MM3A,国内代理上海溪拓科学仪器有限公司)具有纳米级的步进精度,X轴和Y轴的转动量为120度,于水平进退(X轴)、水平转动(Y轴)以及垂直转动(Z轴)方向,的位移精度分别为2、2.5、0.2nm。MM3A微操纵仪由压电马达、针尖组件、控制单元和外围支架组成。压电马达由定子和滑块组成。压电马达由伸长量为1um的压电陶瓷实现高精度位移,马达驱动电压为-80v~+80v,驱动模式分为精调模式和粗调模式各三档,采用一个12位数模转换器,将X、Y和Z方向的步进分成4096步,从而实现纳米级的位移。本系统多可独立加载三路电压。

芯片电路修改

在各类应用中,以线路修补和布局验证这一类的工作具有大经济效益,局部的线路修改可省略重作光罩和初次试作的研发成本,这样的运作模式对缩短研发到量产的时程有效,同时节省大量研发费用。封装后的芯片,经测试需将两条线路连接进行功能测试,此时可利用聚焦离子束系统将器件上层的钝化层打开,露出需要连接的两个金属导线,利用离子束沉积Pt材料,从而将两条导线连接在一起,由此可大大缩短芯片的开发时间。

样品原位加工

可以想象,聚焦离子束就像一把只有数十纳米的手术刀。离子束在靶材表面产生的二次电子成像具有纳米级别的显微分辨能力,所以聚焦离子束系统相当于一个可以在高倍显微镜下操作的微加工台,它可以用来在任何一个部位溅射剥离或沉积材料。图1是使用聚焦离子束系统篆刻的数字;图2则是在一个纳米带上加工的阵列孔;图3是为本课题组加工的横向存储器单元阵列。

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