样品表面受镓离子扫描撞击而激发出的二次电子和二次离子是离子束显微镜影像的来 源。
影像的解析度决定于离子束的大小,离子束的加速电压,二次粒子讯号的强度,试片接 地的状况以及仪器抗振动和磁场的状况。
纯物理溅射过程中, 由于被溅射物质往往是不挥发 的, 容易引起重淀积现象而降低刻蚀效率, 重淀积的程度与坑的深度和被溅射出的离子数成 正比,即与溅射刻蚀的离了束流大小成正比。
气体注入系统的引入可以克服上述缺点。
在刻 蚀过程中, 将反应气体喷到样品表面的刻蚀区域。
高能离子束诱生吸附在样品表面的气体与 刻蚀区样品进行化学反应,产生的挥发性反应产物由真空泉抽走,这就是“增强刻蚀” 。
它 不仅有效地防止了重淀积,提高了溅射速率,且具有相同的刻蚀形状和精确度,而且对不同 样品材料有很好的选择性, 即在同样的刻蚀条件下。
由于不同材料与反应气体的化学活性不 同而使刻蚀速率明显不同,从而大大降低了对刻蚀终点控制的要求。
3 FIB 溅射模型 尽管 FIB 溅射能制备高精确度的微元件, 控制溅射深度是相当困难的。
如果衬底的材料 既不是集成电路,也不是晶圆,那么 SIMS(二次离子质谱技术)能以 20nm 的精确度探测 并鉴定出过渡层。
但是,对于单一组成的材料而言,SIMS 技术则无法使用。
这样就导致末 端点的检测成为 FIB 溅射的难点。
表面粗糙度的估测则是 FIB 溅射微加工中的另一个关键性 问题。
在如下几个部分中,若干模型被讨论如何达到期望的溅射深度、几何完整性以及表面 抛光处理。
3.1离子束与样品相互作用 非弹性作用:电子能量损失,离子化。
弹性作用:原子核能量损失,离子能量直接转移到样品的原子,从样品表面溅射样品原 子,离子束反射,背散射,取代样品原子,离子注入。
离子反射或者背散射 电子发射 电磁辐射 原子溅射和离子发射 固体样品损伤 固体样品发热 3.2离子束的溅射作用 由于离子束的溅射作用,FIB 能用于局部的去处或者研磨掉材料。
随着离子束入射角度增加, 离子束与样品相互作用的每次碰撞流溅射出的原子数量 增加。
(和 ISE 产额随表面几何形貌变化的效应类似) 。
然而,同时离子反射或者背散射 分量也在增加。
这两个合并效应导致在入射角度接近 75-80°时, 溅射产额达到最大值。
这个效应由 Ga 离子在 25-30kev 能量射入到各种各样的材料上证明的,包括单晶硅,非 晶体二氧化硅,多晶 Au 和 W,显示理论和试验之间很好的一致性。