OM: 光学显微镜（简写OM）是一种显微镜，利用光学原理，把肉眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器，可以观察材料的晶相结构和表面缺陷。

 

表面

 

 截面

 

SEM: 扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）是一种用于高分辨率微区形貌分析的大型精密仪器。具有景深大、分辨率高，成像直观、立体感强、放大倍数范围宽以及待测样品可在三维空间内进行旋转和倾斜等特点。另外具有可测样品种类丰富，几乎不损伤和污染原始样品以及可同时获得形貌、结构、成分和结晶学信息等优点。目前，扫描电子显微镜已被广泛应用于生命科学、物理学、化学、司法、地球科学、材料学以及工业生产等领域的微观研究，仅在地球科学方面就包括了结晶学、矿物学、矿床学、沉积学、地球化学、宝石学、微体古生物、天文地质、油气地质、工程地质和构造地质等。

至于扫描电子显微镜在集成电路制造工业上的应用，主要可分为五大类：

1.形貌观测；

2.量测参考；

3.截面观察；

4.表面观察；

5.EDX分析（快速元素微分析、先扫描、面扫描）

半导体芯片样品

 

       1.FIB: 聚焦离子束（Focused Ion beam，简称FIB）是一种利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的显微切割仪器。FIB是将离子源（大多数FIB都用Ga，也有设备具有He和Ne离子源）产生的离子束经过离子枪加速，聚焦后作用于样品表面。

       聚焦离子束显微镜的基本功能可概分为四种：

       1. 定点切割-利用离子的物理碰撞来达到切割之目的。 广泛应用于集成电路（IC）和LCD的Cross Section加工和分析。

       2. 选择性的材料蒸镀-以离子束的能量分解有机金属蒸气或气相绝缘材料，在局部区域作导体或非导体的沉积，可提供金属和氧化层的沉积（Metal and TEOS Deposition），常见的金属沉积有铂（Platinum，Pt）和钨（Tungsten，W）二种。

       3. 强化性蚀刻或选择性蚀刻-辅以腐蚀性气体，加速切割的效率或作选择性的材料去除  。

       4. 蚀刻终点侦测-侦测二次离子的讯号，藉以了解切割或蚀刻的进行状况。

       我司使用双束（Dual Beam）的机型（离子束+电子束），在以离子束切割时，用电子束观察影像，除了可避免离子束继续 "破坏现场" 外，尚可有效的提高影像分辨率，同时也可配备X-光能谱分析仪或二次离子质谱仪，作元素分析之用，多样化的分析功能使得聚焦离子束显微镜的便利性及使用率大幅提升。本司FIB加装了STEM探头，可实现30Kv下对TEM样品的透射成像，电子成像界限分明但不好辨认 ，STEM透射，内部形貌一览无余。

       至于离子束显微镜在集成电路制造工业上的应用，主要可分为五大类：

       1.线路修补和布局验证；

       2.组件故障分析；

       3.生产线制程异常分析；

       4.IC 制程监控-例如光阻切割；

       5.透射电子显微镜试片制作。

 

(a)图上: 是 FIB/SEM 的失效分析发现金属层断开，低能量 EDX 分析得氮化层在缺陷区。
(b)图下: 利用电压对比(VC)可以定出失效位址，利用 FIB 的断面处理可以用 SEM 看到金属层连接断开，致使亮暗间的 VC。

 

图为：FIB 制备 TEM 样品，左图是切完的扫描电镜图，右图是有纳米细针提取样品粘附 TEM 的样品座上，然后才进透射电镜工作