FIB分析用到的是什么仪器

A. 聚焦离子束(FIB)技术的工作原理以及他在微纳加工技术上的主要应用是什么

聚焦离子束(FIB)技术
聚焦离子束( FIB) 技术的快速发展和实用化要归功于液态金属离子源的开发.
FIB系统的工作原理:
FIB 技术是利用静电透镜将离子束聚焦成极小尺寸的显微切割技术,目前商用FIB 系统的粒子束是从液态金属离子源中引出.
聚焦离子束技术在微纳加工技术上的主要应用:
FIB 技术是当今微纳加工和半导体集成电路制造业十分活跃的研究领域.由于它集材料刻蚀、沉积、注入、改性于一身, 有望成为高真空环境下实现器件制造全过程的主要加工手段.
目前, FIB 技术主要应用在: ① 光掩模的修补; ② 集成电路的缺陷检测分析和修整; ③TEM 和STEM的薄片试样制备; ④ 硬盘驱动器薄膜头( TFH) 的制造.
同时, FIB 其他一些重要应用还在开发中,它们是: ① 扫描离子束显微镜(SIM); ②FIB 直接注入; ③FIB 曝光, 包括扫描曝光和投影曝光; ④多束技术和全真空联机技术⑤FIB 微结构制造( 刻蚀、沉积) ; ⑥ FIB/SIMS( 二次离子质谱仪) 技术.

B. FIB和SEM的优劣分析 从成像原理,成像效果,成本,通用性等多方面解答一下.

FIB带有SEM功能；FIB另外的功能就是微加工.
SEM是电子束成像原理.
FIB中带有电子束成像,也可以离子束成像（一般不用,对样品表面形貌损伤太大）.
如果您只观察形貌的话,用SEM即可,FIB的电子束成像方面和SEM都一模一样.

C. FIB是什么意思应用在哪些方面

FIB(聚焦离子束，Focused Ion beam)是将液态金属(Ga)离子源产生的离子束经过离子枪加速,聚焦后照射于样品表面产生二次电子信号取得电子像.此功能与SEM（扫描电子显微镜）相似,或用强电流离子束对表面原子进行剥离,以完成微、纳米级表面形貌加工.通常是以物理溅射的方式搭配化学气体反应，有选择性的剥除金属,氧化硅层或沉积金属层。高性能聚焦离子束系统(简称FIB)具有许多独特且重要的功能,已广泛的应用于半导体工业上[1-6],其特性在于能将以往在半导体设计、制造、检测及故障分析上许多困难、耗时或根本无法达成之问题一一解决。例如精密定点切面、晶粒大小分布检测、微线路分析及修理等

D. 失效分析

国家有色金属及电子材料分析测试中心作为我国有色金属检测领域的权威机构，专业从事机械零部件、工程部件等非正常断裂或腐蚀引起的工程失效分析工作。 失效分析对于提高产品质量和防止事故重演特别重要。十几年来，我们对飞机、潜艇、坦克、大功率内燃机、大容量发电机组、高压输电设备、多种重要民用设施进行了失效分析工作，取得了明显效果
失效分析工作是一个及其复杂的过程，它需要多学科相互交叉。我中心拥有先进的分析检测装备，齐全的材料分析检测方法与标准，经验丰富的专业技术队伍，可以综合分析和评价有色金属材料断裂、腐蚀失效的原因和机理；同时，中心作为独立的第三方检测机构，出具的报告客观科学准确公正，不管是对委托方还是其它方而言都是依据事实和分析测试结果来分析。

分析手段：
化学分析：重量法，容量法，分光光度法
仪器分析：辉光放电质谱、电感耦合等离子体质谱，电感耦合等离子体发射光谱，原子吸收光谱、X-射线荧光光谱、离子色谱、火花直读光谱、金属材料中气体成分分析等。
微观组织与结构分析：超高压电子显微镜，高分辨透射电子显微镜，场发射扫描电子显微镜，扫描电子显微镜，分析电镜，X射线衍射仪，金相显微镜
力学与物理性能测试：万能材料试验机及高低温装置，持久蠕变试验机，金属疲劳试验机，应力腐蚀试验机，工艺性能试验，硬度测试，金属耐候性试验，金属耐腐性能测试，金属涂层机表面测试。

服务案例：中心开展了大量失效分析工作，服务客户达数百例，部分案例如下：
1、大型热电厂换热器铜管材腐蚀断裂分析评价；
2、铁路电力机车铜导线变形失效分析；
3、切诺基汽车分动箱断裂失效分析；
4、大功率柴油发动机曲轴及动力箱失效分析；
5、特种功能陶瓷失效分析等；
6、大型制氧机冷箱主冷管微爆穿孔失效分析
7、坦克铸铝冷却风扇断裂失效分析
8、军工用氧化铍事故的应急分析及事故原因分析
9、铁路电气化电缆支架及相关另部件失效分析
10、华北输电线路支架失效分析
11、内燃机车发动机气缸失效分析
12、坦克发动机气缸盖失效分析
13、合成纤维生产线送料杆失效分析
14、铲车用轴断裂失效分析
15、民用各种供水、供热设备的管道和各种阀门的失效分析
16、铝基复合材料断裂机制的分析
17、油田用钢丝绳失效原因的分析
18、人体植入材料断裂失效分析
19、汽车发动机盖用铸造铝－硅合金断裂分析，
20、飞机发动机解剖分析
…………
案例介绍
大型制氧机冷箱主冷管微爆穿孔失效分析
某煤化工公司的制氧机在启用不久后出现了冷箱主冷管弯道内弧处穿孔失效，给该企业造成了巨大损失。为防止此类事故再次发生，针对大型制氧机冷箱主冷管微爆穿孔事故开展了失效分析，成功找到了事故的根源，主要原因是液氧流动死区干蒸发形成的有机物结晶并富集在管壁内侧，静电放电时引起微爆燃烧而穿孔，且失效部位在焊缝处；采用高镍、锰不锈钢冷铁衬套，正是这种材料加速了爆炸燃烧的剧烈程度。建议企业加强设备运行管理，降低液氧中有机物含量，改进冷铁类型等措施来防止穿孔事故。
客户反馈意见及评价：数据准确，分析到位，找到了事故的根源，避免类似事故的再次发生

E. 分析数字电路的主要工具是什么

以下是几个硬件工具：
示波器、信号发生器、逻辑分析仪：
尤其是逻辑分析仪，查找硬件故障，甚至分析简单的通讯协议，好东西。
FIB：
就是聚焦离子束，用来修改芯片逻辑实在太爽了。FIB的高手还可以帮你挖开二次铝修改底下的一次铝。
探针台：
这个你可以扎到你没有邦定的PAD上测试，配合使用FIB就更好了，可以测试电路内部几乎任意点的信号值。
电镜扫描仪：
如果你的电路有缺陷（比如功耗大），它能帮你查出一部分的问题，但铝短路情况查不出。我一直对怎样查出连铝这样的问题比较感兴趣，总之为了得到这样一个诊断结果我跑了好几个地方，花了不少钱和几个月时间。
芯片测试仪：
这个一般倒不必非摸透，大概了解点对设计有好处。

F. FEI公司的公司产品

结合了聚焦离子束和扫描电子显微镜。
FEI 的双束 (DualBeam) 仪器结合了聚焦离子束工具的铣蚀功能和扫描电子显微镜的成像能力与分辨力。 这些尖端仪器是三维显微学和材料表征分析、工业故障分析以及工艺控制应用的首选解决方案。 这些仪器旨在为高产量半导体与数据存储制造行业以及材料科学与生命科学实验室提供整合式样品制备和 1nm 尺度内的微量分析。 Quanta™ 3D DualBeam™
它适用于二维和三维材料表征和分析。Quanta™ 3D有三种 SEM 成像模式（高真空、低真空和环境 SEM），它可观察的样品是在任何 SEM 系统中最广泛的。 整合的聚焦离子束 (FIB) 功能增加了截面操作能力，使应用范围得到进一步扩展。 ESEM 模式实现了在不同相对湿度（最高 100%）和温度（最高 1500° C）条件下进行各种材料动态行为的原位研究。 Helios NanoLab™ DualBeam™ Helios NanoLab 拥有出色的成像能力，因其具有一个新型电子束镜筒，该镜筒配备一整套探测器，并包括可生成极佳衬度和分辨率的新型成像链。同时，聚焦离子束 (FIB) 的优异性能则使快速铣蚀和样品制备应用成为可能。 Versa™ 3D DualBeam™ 凭借强大的历史背景，凭借由 FEI 首创并大获成功的的 DualBeam、低真空和 ESEM 专门技术，FEI 引进了目前功能性最强的 DualBeam 仪器。 Versa 3D 为您提供最佳成像和分析性能，即使是最具挑战性的样品也可得到大量的的三维数据。 揭示材料和设备表面下的缺陷
聚焦离子束系统 (FIB) 是一个非常类似于聚焦电子束系统（如扫描电子显微镜）的工具。 这些系统令离子束指向样品，然后离子束经相互作用可产生一些信号，通过将这些信号映射至离子束位置即可生成高放大倍数的样品图像。 聚焦离子的质量比电子质量大很多倍，因此当其撞击材料时，这些离子会使材料表面的原子溅射出去。 此外，可以将气态化学物质注入到材料表面附近，然后进行材料沉积或依材料而定的选择性蚀刻。 Vion Plasma FIB 仪器 The Vion PFIB 等离子 FIB 是一部具有高精密、 高速度切割和铣蚀能力的仪器。 其具有选择性铣蚀所关注区域的 能力。 此外，PFIB 还可以选择性沉积 带图案的导体和绝缘体。 V400ACE™ 聚焦离子束仪器 V400ACE 聚焦离子束 (FIB) 系统融入了离子镜筒设计、气体输送和终端探测技术的最新发展成果，以便实现快速、有效、具成本效益的高级集成电路编辑。 电路编辑使产品设计人员可在数小时内修改导电路径并测试已修改的电路，而不必花费数周甚或数月时间来生成新掩模和加工新晶片。 V600™ and V600CE™ 聚焦离子束仪器 V600 系列聚焦离子束 (FIB) 仪器为一般用途的编辑和调试提供完整的解决方案。 在 FEI FIB 200 现场使用获得成功的基础上，V600 FIB 可实现有效横截面操作、成像以及透射电子显微镜 (TEM) 样品制备所需的新一代灵活和性能。 V400ACE 聚焦离子束 (FIB) 系统融入了离子镜筒设计、气体输送和终端探测技术的最新发展成果，以便在 65 nm 技术节点或更细微处实现快速、有效、具成本效益的高级集成电路编辑。 适于专业应用的定制产品 Vitrobot™ Mark IV Vitrobot Mark IV 是适用于水性（胶质）悬浮物速冻的全自动玻璃化设备，可满足现代科学研究的需求。 其全新设计的触摸屏用户界面功能强大，易于使用，而其自动装置能保证高质量的可重复性样品冷冻和高样品生产量。 MLA 和 QEMSCAN QEMSCAN 和 MLA 是专业的自动化矿物学解决方案，可对与采矿和能源行业勘探、开采和自然资源加工（矿产、煤炭、石油和天然气）的商业应用密切相关的特征进行成像和量化。 这些技术实现了米和纳米之间的跨接，这对于参与矿物、岩石和人造材料表征的地质学家、矿物学家和冶金学家而言至关重要。 CLM+ Full Wafer DualBeam™ 现今对流程控制和失效分析设备的高分辨率图像的需求日益增长，这也在不断驱动对 TEM 成像技术的需求。 FEI CLM+ 特别适合用来生成非原位脱模和成像用的关键 TEM 薄片。 Sidewinder 离子镜筒可以制备高生产量薄片，同时其卓越的低压性能可确保精确 TEM 成像和 EDS 分析所需的无损伤铣蚀表面。 无与伦比的切割定位可确保准确捕捉所需的目标特征。

G. 电镜制备制样离子束研磨系统哪家好

聚焦离子束(FIB)与扫描电子显微镜(SEM)耦合成为FIB-SEM双束系统后，通过结合相应的气体沉积装置，纳米操纵仪，各种探测器及可控的样品台等附件成为一个集微区成像、加工、分析、操纵于一体的分析仪器。其应用范围也已经从半导体行业拓展至材料科学、生命科学和地质学等众多领域。

聚焦离子束技术（FIB）注意事项：

1、样品大小5×5×1cm，当样品过大需切割取样。

2、样品需导电，不导电样品必须能喷金增加导电性。

3、切割深度必须小于10微米。

电镜制备制样离子束研磨系统要属徕卡家比较好。当材料样品表面为SEM或入射光显微镜做好准备时，样品通常经过多次处理，直到被分析的层或表面被精密加工好。徕卡显微系统固态技术的工作流程解决方案涵盖了样品制备所需的所有步骤。

当徕卡EM TXP将预先准备的所有步骤都整合在一台仪器时，徕卡EM TIC 3X 对几乎任何材料进行最终的高质量表面处理。与徕卡EM VCT对接配置后，在适宜的环境中样本就北转移到（cryo）SEM中。

同时，徕卡显微系统所提供的产品完全匹配用户在TEM、SEM和AFM研究对中精确样品制备的所有需求。每一个徕卡解决方案都由几个设备组成，它们相互良好地结合在一起，为客户的样品形成无缝的制样工作流程。

H. 芯片分析仪器及手段有哪些

芯片分析仪器有： 1 C-SAM（超声波扫描显微镜)，无损检查:１.材料内部的晶格结构，杂质颗粒．夹杂物．沉淀物．2. 内部裂纹. 3.分层缺陷.4.空洞,气泡,空隙等. 德国 2 X－Ray（这两者是芯片发生失效后首先使用的非破坏性分析手段），德国Feinfocus 微焦点Xray用途：半导体BGA，线路板等内部位移的分析 ；利于判别空焊，虚焊等BGA焊接缺陷.参数：标准检测分辨率＜500纳米 ； 几何放大倍数: 2000 倍 最大放大倍数: 10000倍 ；辐射小: 每小时低于1 μSv ； 电压: 160 KV, 开放式射线管设计 防碰撞设计；BGA和SMT（QFP）自动分析软件，空隙计算软件，通用缺陷自动识别软件和视频记录。这些特点非常适合进行各种二维检测和三维微焦点计算机断层扫描(μCT)应用。 Feinfocus微焦点X射线（德国） Y.COUGAR F/A系列可选配样品旋转360度和倾斜60度装置。 Y.COUGAR SMT 系列配置140度倾斜轴样品，选配360度旋转台 3 SEM扫描电镜/EDX能量弥散X光仪（材料结构分析/缺陷观察，元素组成常规微区分析，精确测量元器件尺寸）, 日本电子 4 EMMI微光显微镜/OBIRCH镭射光束诱发阻抗值变化测试/LC 液晶热点侦测(这三者属于常用漏电流路径分析手段,寻找发热点，LC要借助探针台，示波器） 5 FIB做一些电路修改； 6 Probe Station 探针台/Probing Test 探针测试，ESD/Latch-up静电放电/闩锁效用测试（有些客户是在芯片流入客户端之前就进行这两项可靠度测试，有些客户是失效发生后才想到要筛取良片送验）这些已经提到了多数常用手段。失效分析前还有一些必要的样品处理过程，取die,decap（开封，开帽）,研磨,去金球 De-gold bump,去层,染色等，有些也需要相应的仪器机台，SEM可以查看die表面，SAM以及X－Ray观察封装内部情况以及分层失效。 除了常用手段之外还有其他一些失效分析手段，原子力显微镜AFM ,二次离子质谱 SIMS,飞行时间质谱TOF － SIMS ,透射电镜TEM , 场发射电镜,场发射扫描俄歇探针, X 光电子能谱XPS ,L-I-V测试系统，能量损失 X 光微区分析系统等很多手段，不过这些项目不是很常用。 FA步骤: 2 非破坏性分析：主要是超声波扫描显微镜（C-SAM）--看有没delamination，xray--看内部结构，等等； 3 电测：主要工具，万用表，示波器，sony tek370a，现在好象是370b了； 4 破坏性分析：机械decap，化学 decap芯片开封机 半导体器件芯片失效分析 芯片内部分层，孔洞气泡失效分析 C-SAM的叫法很多有，扫描声波显微镜或声扫描显微镜或扫描声学显微镜或超声波扫描显微镜(Scanning acoustic microscope）总概c-sam(sat)测试。 微焦点Xray用途：半导体BGA，线路板等内部位移的分析 ；利于判别空焊，虚焊等BGA焊接缺陷. 参数：标准检测分辨率＜500纳米 ； 几何放大倍数: 2000 倍 最大放大倍数: 10000倍 ；辐射小: 每小时低于1 μSv ； 电压: 160 KV, 开放式射线管设计防碰撞设计；BGA和SMT（QFP）自动分析软件，空隙计算软件，通用缺陷自动识别软件和视频记录。这些特点非常适合进行各种二维检测和三维微焦点计算机断层扫描(μCT)应用。芯片开封机DECAP主要用于芯片开封验证SAM，XRAY的结果。

I. 2020-02-08-2小刘科研笔记之FIB-SEM双束系统在材料研究中的应用

聚焦离子束扫描电镜双束系统（FIB-SEM）是在SEM的基础上增加了聚焦离子束镜筒的双束系统，同时具备微纳加工和成像的功能，广泛应用于科学研究和半导体芯片研发等多个领域。本文记录一下FIB-SEM在材料研究中的应用。

以目前实验室配有的FIB-SEM的型号是蔡司的Crossbeam 540为例进行如下分析，离子束最高成像分辨率为3nm，电子束最高分辨率为0.9nm。该系统的主要部件及功能如下：

1.离子束： 溅射（切割、抛光、刻蚀）；刻蚀最小线宽10nm，切片最薄3nm。 

2.电子束 ： 成像和实时观察

3.GIS(气体注入系统)： 沉积和辅助刻蚀；五种气体：Pt、W、SiO2、Au、XeF2(增强刻蚀SiO2)

4.纳米机械手：  转移样品 

5.EDS： 成分定量和分布

6.EBSD ： 微区晶向及晶粒分布

7.Loadlock（样品预抽室）： 快速进样，进样时间只需~1min

由上述FIB-SEM的一个部件或多个部件联合使用，可以实现在材料研究中的多种应用，具体应用实例如下：

图2a和b分别是梳子形状的CdS微米线的光学显微镜和扫描电镜照片，从光学显微镜照片可以看出在CdS微米线节点处内部含有其他物质，但无法确定是什么材料和内部形貌。利用FIB-SEM在节点处定点切割截面，然后对截面成像和做EDS mapping，如图2c、d、e和f所示，可以很直观的得到在CdS微米线的节点处内部含有Sn球。

FIB-SEM制备TEM样品的常规步骤如图3所示，主要有以下几步：

1）在样品感兴趣位置沉积pt保护层

2）在感兴趣区域的两侧挖大坑，得到只有约1微米厚的薄片

3）对薄片进行U-cut，将薄片底部和一侧完全切断

4）缓慢移下纳米机械手，轻轻接触薄片悬空的一端后，沉积pt将薄片和纳米机械手焊接牢固，然后切断薄片另一侧，缓慢升起纳米机械手即可提出薄片

5）移动样品台和纳米机械手，使薄片与铜网（放置TEM样品用）轻轻接触，然后沉积pt将薄片和铜网焊接牢固，将薄片和纳米机械手连接的一端切断，移开纳米机械手，转移完成

6）最后一步为减薄和清洗，先用大加速电压离子束将薄片减薄至150nm左右，再利用低电压离子束将其减薄至最终厚度（普通TEM样品<100nm，高分辨TEM样品50nm左右，球差TEM样品<50nm）

一种如图4a所示的MoS2场效应管，需要确定实际器件中MoS2的层数及栅极（Ag纳米线）和MoS2之间的距离。利用FIB-SEM可以准确的在MoS2场效应管的沟道位置，垂直于Ag纳米线方向，提出一个薄片，并对其进行减薄，制备成截面透射样。在TEM下即可得到MoS2的层数为14层（图4c）， Ag纳米线和MoS2之间的距离为30nm（图4b）。

图5是一种锰酸锂材料的STEM像，该样品是由FIB-SEM制备，图中可以看到清晰的原子像。这表明FIB-SEM制备的该球差透射样非常薄并且有很少的损伤层。

FIB-SEM还可以进行微纳图形的加工。

图6a 是FIB-SEM在Au/SiO2上制备的光栅，光栅周期为150nm，光栅开口为75nm。

图6b 是利用FIB-SEM在Mo/石英上做的切仑科夫辐射源针尖，针尖曲率半径为17nm。

图6c 是在Au膜上加工的三维对称结构蜘蛛网。

图6d 是FIB-SEM在硅上刻蚀的贺新年图案，图中最小细节尺寸仅有25nm。

FIB-SEM可以对材料进行切片式的形貌和成分三维重构，揭示材料的内部三维结构。大概过程如图7a所示， FIB切掉一定厚度的样品，SEM拍一张照片，重复此过程，连续拍上百张照片，然后将上百张切片照片重构出三维形貌。图7b是一种多孔材料内部3×5×2um范围的三维重构结果，其实验数据是利用FIB-SEM采集，三维重构是利用Avizo软件得到，其分辩率可达纳米级，展示了内部孔隙的三维空间分布，并可以计算出孔隙的半径大小、体积及曲率等参数。

利用FIB-SEM配有的纳米机械手及配合使用离子束沉积Pt，可以实现微米材料的转移，即把某种材料从一个位置（衬底）转移到特定位置（衬底），并固定牢固。图8是把四针氧化锌微米线从硅片转移到两电极的沟道之间，从而制备成两个微米线间距只有1um的特殊器件。

最后，FIB-SEM还有很多其他的应用，例如三维原子探针样品制备，芯片线路修改等。总之FIB-SEM是材料研究中一个非常重要的手段。

不积珪步，无以至千里；不积细流，无以成江海。做好每一份工作，都需要坚持不懈的学习。

J. 沸点升高法测定物质分子量溶质可以选择与溶剂混溶的物质吗

可以
1.
沸点升高法测定物质分子量溶质,是可以选择与溶剂混溶的物质。沸点升高法是当高分子溶液通过填充有特种多孔性填料的柱子时,溶液中高分子因其分子量的不同,而呈现不同大小的流体力学体积。
2.
柱子的填充料表面和内部存在着各种大小不同的孔洞和通道,当被检测的高分子溶液随着淋洗液引入柱子后,高分子溶质即向填料内部孔洞渗透,渗透的程度和高分子体积的大小有关。
查看更多