?應(yīng)用案例 | 徠卡離子研磨儀在電子元器件和半導(dǎo)體制造的應(yīng)用

電子元器件和半導(dǎo)體制造是十分看重“精度”的領(lǐng)域，尤其在晶圓加工和封裝環(huán)節(jié)，研磨拋光技術(shù)決定了器件的性能和良率。隨著技術(shù)的進(jìn)步，如今的機(jī)械磨拋已能做到微米級(jí)別的精度，已大大滿足了光鏡觀察檢測(cè)的需求，但由于光學(xué)顯微鏡有其局限性，于是越來(lái)越多的研究轉(zhuǎn)向擁有更高分辨率的電子顯微鏡，以實(shí)現(xiàn)更高精度下探索電子元器件與半導(dǎo)體制造。

這時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)在光鏡下效果好的樣品轉(zhuǎn)移至電鏡后，卻出現(xiàn)了“新”的劃痕并且難以得到清晰的電鏡圖像。這是由于在機(jī)械磨拋過(guò)程中，存在機(jī)械損傷，會(huì)出現(xiàn)光鏡下發(fā)現(xiàn)不了的細(xì)小劃痕、延展涂抹現(xiàn)象以及一定的磨料殘留。Leica EM TIC 3X離子研磨儀是專門針對(duì)電鏡制樣的設(shè)備，該設(shè)備的離子拋光功能可在機(jī)械磨拋后去除樣品的機(jī)械損傷層，得到無(wú)應(yīng)力損傷的高質(zhì)量平面，滿足電鏡下的樣品觀察，助力電子元器件及半導(dǎo)體制造在更高精度下研究的突破。

Leica EM TIC 3X離子研磨儀使用旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)做平面研磨，使用氬離子束轟擊樣品表面去除損傷層，制備大面積的高質(zhì)量平面區(qū)域。這一制備過(guò)程常用于對(duì)機(jī)械拋光或化學(xué)拋光表面后進(jìn)行離子束清潔、拋光或襯度增強(qiáng)，以去除表面細(xì)小劃痕、磨料殘留及涂抹假象。


離子拋光示意圖如下所示，離子束以一個(gè)可設(shè)置角度、大面積的轟擊在樣品表面，工作過(guò)程中，樣品在自轉(zhuǎn)的同時(shí)橫移運(yùn)動(dòng)達(dá)到大面積均勻拋光的效果。在良好的機(jī)械拋光之后，離子拋光會(huì)去除樣品表面幾個(gè)微米的深度，得到一個(gè)無(wú)應(yīng)力損傷的平整表面，滿足電鏡制樣需求。

在離子束轟擊時(shí)，由于硬的樣品會(huì)比較難轟擊，軟的樣品會(huì)比較容易轟擊，故離子束拋光還存在襯度增強(qiáng)的作用，通過(guò)設(shè)置不同的拋光角度，可實(shí)現(xiàn)得到平整平面或襯度增強(qiáng)功能的選擇。

離子拋光消除劃痕影響

對(duì)電容樣品磨拋后觀察，僅機(jī)械磨拋后存在明顯的劃痕的影響，而離子拋光后可得到較好的結(jié)果。

上圖為僅機(jī)械磨拋后上電鏡的陶瓷電容效果，機(jī)械拋光后表面存在與劃痕同向的變形趨勢(shì)，影響對(duì)晶粒相關(guān)信息的分析。而下圖為一些徠卡離子研磨儀離子拋光后的效果示意圖，可以發(fā)現(xiàn)消除了劃痕的影響：

離子拋光的襯度增強(qiáng)

上文提到了徠卡離子研磨儀的離子拋光存在襯度增強(qiáng)作用，可以強(qiáng)化樣品內(nèi)不同相之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，比如在電子元器件中觀察金線時(shí)，下圖為離子拋光后的效果，可以觀察到清晰的晶界。

離子拋光的襯度增強(qiáng)

在機(jī)械磨拋過(guò)程中，不可避免的存在延展涂抹現(xiàn)象，導(dǎo)致一些孔隙、縫隙會(huì)被掩蓋，造成假象，而離子拋光可以去除該影響，同時(shí)一些特別小的縫隙，必須在高分辨率下才能辨認(rèn)，就需要電鏡在較高倍數(shù)下觀察，此時(shí)徠卡的離子研磨儀便又有了用武之地，下圖為某一芯片觀察分層情況，僅機(jī)械研磨，就可能存在研磨的碎屑覆蓋住分層的情況，經(jīng)離子束拋光后輕微的分層清晰可見(jiàn)：

END

徠卡LNT包括超薄切片、離子束研磨拋光、機(jī)械研磨拋光、組織處理、高壓冷凍、鍍膜、臨界點(diǎn)干燥等各類技術(shù)手段。目前領(lǐng)拓儀器是徠卡LNT的華南、西南授權(quán)代理商，領(lǐng)拓儀器為透射電鏡/掃描電鏡/材料樣品提供全套樣品制備服務(wù)。