聚焦離子束（FIB）微納加工工作站

      聚焦離子束(Focused Ion beam, FIB)的系統(tǒng)是利用電透鏡將離子束聚焦成非常小尺寸的顯微切割儀器。目前商用系統(tǒng)的離子束為液相金屬離子源，金屬材質為鎵(Ga)，因為鎵元素具有低熔點、低蒸氣壓及良好的抗氧化力；典型的離子束顯微鏡包括液相金屬離子源、電透鏡、掃描電極、二次粒子偵測器、5 - 6軸向移動的試片基座、真空系統(tǒng)、抗振動和磁場的裝置、電子控制面板和計算機等硬設備，外加電場(Suppressor)于液相金屬離子源可使液態(tài)鎵形成細小，再加上負電場(Extractor) 牽引的鎵，而導出鎵離子束，以電透鏡聚焦，經(jīng)過一連串變化孔徑可決定離子束的大小，再經(jīng)過二次聚焦至試片表面，利用物理碰撞來達到切割之目的。 將掃描電子顯微鏡與FIB集成為一個系統(tǒng)，可充分發(fā)揮各自的優(yōu)點，加工過程中可利用電子束實時監(jiān)控樣品加工進度可更好的控制加工精度。

原位電性能測試

微操縱儀(德國Kleindiek Nanotechnik MM3A，國內代理上海溪拓科學儀器有限公司)具有納米級的步進精度，X軸和Y軸的轉動量為120度，于水平進退（X軸）、水平轉動（Y軸）以及垂直轉動（Z軸）方向，的位移精度分別為2、2.5、0.2nm。MM3A微操縱儀由壓電馬達、針尖組件、控制單元和外圍支架組成。壓電馬達由定子和滑塊組成。壓電馬達由伸長量為1um的壓電陶瓷實現(xiàn)高精度位移，馬達驅動電壓為-80v~+80v，驅動模式分為精調模式和粗調模式各三檔，采用一個12位數(shù)模轉換器，將X、Y和Z方向的步進分成4096步，從而實現(xiàn)納米級的位移。本系統(tǒng)多可獨立加載三路電壓。

芯片電路修改

在各類應用中，以線路修補和布局驗證這一類的工作具有大經(jīng)濟效益，局部的線路修改可省略重作光罩和初次試作的研發(fā)成本,這樣的運作模式對縮短研發(fā)到量產的時程有效，同時節(jié)省大量研發(fā)費用。封裝后的芯片，經(jīng)測試需將兩條線路連接進行功能測試，此時可利用聚焦離子束系統(tǒng)將器件上層的鈍化層打開，露出需要連接的兩個金屬導線，利用離子束沉積Pt材料，從而將兩條導線連接在一起，由此可大大縮短芯片的開發(fā)時間。

樣品原位加工

可以想象，聚焦離子束就像一把只有數(shù)十納米的手術刀。離子束在靶材表面產生的二次電子成像具有納米級別的顯微分辨能力，所以聚焦離子束系統(tǒng)相當于一個可以在高倍顯微鏡下操作的微加工臺，它可以用來在任何一個部位濺射剝離或沉積材料。圖1是使用聚焦離子束系統(tǒng)篆刻的數(shù)字；圖2則是在一個納米帶上加工的陣列孔；圖3是為本課題組加工的橫向存儲器單元陣列。