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離子研磨儀助力 SEM 觀測(cè)更真實(shí)的樣品表面

 更新時(shí)間:2023-12-14 點(diǎn)擊量:740

機(jī)械研磨vs離子研磨

一般來(lái)說(shuō),掃描電子顯微鏡樣品制備通常使用機(jī)械切割或者磨拋的方式進(jìn)行樣品觀測(cè)。機(jī)械研磨作為較常用的制備手段,通過(guò)研磨和拋光在樣品表面形成 1nm 至 100nm 厚度的非晶層,稱為 Beilby 層。Beilby 層會(huì)掩蓋住大部分的樣品真實(shí)信息,對(duì)掃描電鏡表征產(chǎn)生很大的影響。

機(jī)械制樣測(cè)試的 SEM 結(jié)果

離子研磨(氬離子拋光)工作原理:可以無(wú)應(yīng)力地去除樣品表面層,加工出光滑的鏡面,為掃描電鏡的樣品制備提供了更為有效的解決方案。

離子研磨是使用高能離子槍轟擊樣品的頂面。高能離子束與樣品的表層非晶層中松散結(jié)合的表面原子相互作用,并將其除去以顯示原子級(jí)清潔的表面。在整個(gè)過(guò)程中可以調(diào)整離子能量,離子束入射角等,以優(yōu)化樣品制備時(shí)間和表面質(zhì)量。

 離子研磨儀工作原理示意圖 


經(jīng)過(guò)離子研磨儀(氬離子拋光儀)處理后,使用掃描電鏡(SEM)觀測(cè)可以得到更為真實(shí)的樣品表面。

離子研磨儀的應(yīng)用案例

  • 引線鍵合

結(jié)束前工序的每一個(gè)晶圓上,都連接著 500~1200 個(gè)芯片(也可稱作 Die)。為了將這些芯片用于所需之處,需要將晶圓切割(Dicing)成單獨(dú)的芯片后,再與外部進(jìn)行連接、通電。此時(shí),連接電線(電信號(hào)的傳輸路徑)的方法被稱為引線鍵合(Wire Bonding)。

引線鍵合是把金屬引線連接到焊盤(pán)上的一種方法,即把內(nèi)外部的芯片連接起來(lái)的一種技術(shù)。從結(jié)構(gòu)上看,金屬引線在芯片的焊盤(pán)(一次鍵合)和載體焊盤(pán)(二次鍵合)之間充當(dāng)著橋梁的作用。因此,鍵合的質(zhì)量會(huì)直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量,通常會(huì)使用 SEM 進(jìn)行觀測(cè)。

通過(guò)直接機(jī)械研磨后進(jìn)行檢查無(wú)法觀測(cè)到鍵合質(zhì)量的好壞,經(jīng)過(guò)離子研磨(氬離子拋光)處理后可以清晰地看到鍵合的質(zhì)量。

機(jī)械研磨(無(wú)法觀測(cè)到鍵合質(zhì)量)


離子研磨(氬離子拋光)處理后可以清晰地看到鍵合的質(zhì)量


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