近年來(lái)，聚焦離子束（Focused Ion Beam，F(xiàn)IB）技術(shù)作為一種新型的微分析和微加工技術(shù)，在元器件可靠性領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，為提高元器件的可靠性提供了重要的技術(shù)支持。

元器件可靠性的重要性

目前，國(guó)內(nèi)外元器件級(jí)可靠性質(zhì)量保證技術(shù)主要包括元器件補(bǔ)充篩選試驗(yàn)、破壞性物理分析（DPA）、結(jié)構(gòu)分析（CA）、失效分析（FA）以及應(yīng)用驗(yàn)證等。其中，結(jié)構(gòu)分析是近年來(lái)逐漸推廣的新型技術(shù)，它可以從材料和生產(chǎn)工藝等方面對(duì)元器件進(jìn)行深入分析，為元器件的可靠性提供重要保障。

聚焦離子束技術(shù)及其原理

聚焦離子束技術(shù)是一種基于離子束加工和分析的先進(jìn)技術(shù)。其核心原理是利用液相金屬離子源（LMIS）產(chǎn)生的鎵（Gallium，Ga）離子束，在外加電場(chǎng)的作用下，通過(guò)聚焦和調(diào)節(jié)離子束的大小和能量，對(duì)樣品進(jìn)行微納米級(jí)的加工和分析。FIB技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)材料的微分析，還能用于透射電子顯微鏡（TEM）樣品的制備和納米器件的加工。

雙束FIB系統(tǒng)由掃描電子顯微鏡（SEM）和聚焦離子束兩部分組成。與傳統(tǒng)的單束FIB相比，雙束FIB增加了掃描電子顯微鏡功能，能夠在加工后及時(shí)觀(guān)察樣品，并對(duì)失效器件進(jìn)行原位分析。

可靠性中的應(yīng)用

1.原位失效分析

FIB技術(shù)在失效分析中的應(yīng)用是其最為重要的功能之一。通過(guò)掃描電子顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行高分辨率表征和精確定位，F(xiàn)IB可以定點(diǎn)加工出光滑的截面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)失效點(diǎn)的原位觀(guān)察和分析。與傳統(tǒng)的失效分析技術(shù)相比，F(xiàn)IB技術(shù)能夠提供更為精確的失效部位信息，幫助工程師快速定位問(wèn)題并采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。

2.TEM樣品制備

在材料微分析領(lǐng)域，TEM樣品的制備是研究材料微觀(guān)結(jié)構(gòu)和性能的重要手段。傳統(tǒng)的TEM樣品制備技術(shù)主要依賴(lài)于機(jī)械研磨拋光和離子減薄技術(shù)，但這種方法存在諸多局限性，如樣品表面易受污染、制備重復(fù)性低、難以加工脆性材料以及制備時(shí)間長(zhǎng)等。這種技術(shù)尤其適用于脆性材料的加工，提供高質(zhì)量的樣品為客戶(hù)的研究提供保障。此外，F(xiàn)IB技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)樣品的快速制備，大大縮短了制備時(shí)間。研究表明，采用FIB技術(shù)制備的TEM樣品，其厚度可以達(dá)到幾十納米，且非晶化損傷可以控制在極低水平，從而為高精度的材料分析提供了保障。

3.納米器件加工

FIB技術(shù)不僅在分析領(lǐng)域表現(xiàn)出色，還在納米器件加工中展現(xiàn)出了巨大的潛力。作為一種新型的微加工技術(shù)，F(xiàn)IB能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的納米結(jié)構(gòu)加工，為新型納米器件的研發(fā)提供了有力支持。

FIB技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

FIB技術(shù)在航天元器件可靠性領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢(shì)。首先，它能夠?qū)崿F(xiàn)失效樣品的原位觀(guān)察和分析，定位精確且不會(huì)引入新的失效模式。其次，F(xiàn)IB技術(shù)在TEM樣品制備中表現(xiàn)出色，具有高效、低污染和高重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)。