本文介紹了聚焦離子束（FIB）技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)以及應(yīng)用。

一、FIB 在芯片失效分析中的重要地位

芯片作為現(xiàn)代科技的核心組成部分，其可靠性至關(guān)重要。而在芯片失效分析領(lǐng)域，聚焦離子束（FIB）技術(shù)正發(fā)揮著舉足輕重的作用。 如今，隨著芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片的集成度越來越高，結(jié)構(gòu)也日益復(fù)雜。這使得傳統(tǒng)的失效分析方法面臨巨大挑戰(zhàn)。FIB 技術(shù)的出現(xiàn)，為芯片失效分析帶來了新的解決方案。它能夠在納米尺度上對(duì)芯片進(jìn)行精確加工和分析，成為了不可或缺的工具。 據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在復(fù)雜芯片的失效分析中，F(xiàn)IB 技術(shù)的應(yīng)用率高達(dá) ［X］%。它可以對(duì)芯片進(jìn)行高精度的切割和剖面制作，使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰可見。通過 FIB 技術(shù)，工程師們能夠準(zhǔn)確地定位失效點(diǎn)，分析失效原因，為芯片的改進(jìn)和優(yōu)化提供有力依據(jù)。 FIB 還可以與其他分析技術(shù)相結(jié)合，如電子顯微鏡、能譜分析等，進(jìn)一步提高失效分析的準(zhǔn)確性和可靠性。例如，在汽車級(jí)芯片的失效分析中，F(xiàn)IB 與電子顯微鏡的聯(lián)合使用，可以對(duì)芯片內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)觀察，找出潛在的缺陷和失效機(jī)制。 總之，F(xiàn)IB 在芯片失效分析中占據(jù)著重要地位，為芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。 二、FIB 的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

（一）精準(zhǔn)度高

FIB 在芯片失效分析中展現(xiàn)出了極高的精準(zhǔn)度。如今的芯片加工精度已經(jīng)可以達(dá)到納米級(jí)，這為精確分析芯片的失效原因提供了堅(jiān)實(shí)的保障。例如，在一些高端芯片的失效分析中，F(xiàn)IB 能夠精確地切割出特定的區(qū)域，以便工程師們對(duì)其進(jìn)行深入的微觀結(jié)構(gòu)分析。有數(shù)據(jù)顯示，F(xiàn)IB 的加工精度可以達(dá)到幾納米甚至更小的尺度，這使得它能夠準(zhǔn)確地定位芯片內(nèi)部的微小缺陷和失效點(diǎn)。

（二）自由性強(qiáng)

FIB 的加工方案具有很強(qiáng)的自由性，可以隨時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改動(dòng)，從而適應(yīng)不同的失效分析需求。在芯片失效分析過程中，往往會(huì)遇到各種復(fù)雜的情況，而 FIB 技術(shù)可以靈活地調(diào)整加工參數(shù)和方案，以滿足不同的分析要求。比如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)失效點(diǎn)比較隱蔽時(shí)，可以通過調(diào)整 FIB 的加工角度和深度，來更好地暴露失效區(qū)域。這種自由性使得 FIB 在芯片失效分析中具有很大的優(yōu)勢(shì)。

（三）及時(shí)方便

FIB 在芯片失效分析中還具有及時(shí)方便的特點(diǎn)。加工完即可進(jìn)行測(cè)試，在特殊情況下甚至可以同步進(jìn)行加工和測(cè)試，大大提高了分析效率。這對(duì)于快速找出芯片失效原因并采取相應(yīng)的解決措施至關(guān)重要。例如，在一些緊急的項(xiàng)目中，時(shí)間就是關(guān)鍵，F(xiàn)IB 的這種及時(shí)方便的特點(diǎn)可以為工程師們節(jié)省大量的時(shí)間，提高工作效率。同時(shí)，也有助于減少因芯片失效而帶來的損失。 三、FIB 的具體應(yīng)用

（一）截面分析

FIB 可以利用其濺射刻蝕功能進(jìn)行定點(diǎn)切割，從而觀察橫截面。在芯片失效分析領(lǐng)域，這一功能尤為重要。通過對(duì)芯片進(jìn)行橫截面分析，可以結(jié)合元素分析系統(tǒng)準(zhǔn)確地分析成分，進(jìn)而找出失效的原因。例如，在某些復(fù)雜的芯片失效案例中，工程師們利用 FIB 的截面分析功能，發(fā)現(xiàn)了芯片內(nèi)部由于材料不均勻分布導(dǎo)致的局部過熱問題，從而為解決芯片失效問題提供了關(guān)鍵線索。

（二）芯片修復(fù)

在芯片出現(xiàn)損壞線路時(shí)，F(xiàn)IB 可以發(fā)揮重要作用。它能夠精準(zhǔn)地切割和修復(fù)損壞線路，為電路維修和故障分析提供有力支持。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一些芯片維修項(xiàng)目中，使用 FIB 進(jìn)行修復(fù)的成功率高達(dá) ［X］%。例如，當(dāng)某一關(guān)鍵芯片的線路出現(xiàn)短路問題時(shí)，工程師們利用 FIB 技術(shù)精確地切除短路部分，并重新連接線路，成功地恢復(fù)了芯片的功能。

（三）探測(cè)分析

FIB 還可以通過離子束切割提取樣品進(jìn)行離線分析。這一功能在材料和生物樣品分析方面具有巨大的潛力。對(duì)于材料分析，F(xiàn)IB 可以提取微小的樣品進(jìn)行成分和結(jié)構(gòu)分析，幫助研究人員更好地了解材料的性能和特性。在生物領(lǐng)域，F(xiàn)IB 可以用于制備超薄的生物樣品切片，以便進(jìn)行高分辨率的顯微鏡觀察。例如，在一項(xiàng)生物研究中，F(xiàn)IB 被用于制備果蠅神經(jīng)組織的切片，為研究神經(jīng)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能提供了重要的工具。

（四）納米標(biāo)記制造

FIB 可以在樣品表面沉積材料標(biāo)記和制造納米結(jié)構(gòu)。這一功能在納米技術(shù)和微電子領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，在納米電子器件的制造中，F(xiàn)IB 可以用于制造納米尺度的電極和導(dǎo)線，提高電子器件的性能和集成度。同時(shí)，F(xiàn)IB 制造的納米標(biāo)記也可以用于材料表面的改性和功能化，為開發(fā)新型材料提供了新的途徑。 四、FIB 應(yīng)用案例及展望

（一）應(yīng)用案例

芯片修復(fù)案例：在某高端智能手機(jī)芯片的生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)部分芯片存在功能性故障。通過 FIB 技術(shù)進(jìn)行失效分析，發(fā)現(xiàn)是由于芯片內(nèi)部的一條關(guān)鍵線路出現(xiàn)了斷路。工程師們利用 FIB 的精準(zhǔn)切割和修復(fù)功能，成功地修復(fù)了這條線路，使芯片恢復(fù)了正常功能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該批次芯片經(jīng)過 FIB 修復(fù)后，良品率提高了 ［具體數(shù)據(jù)待補(bǔ)充］%。

納米器件制造案例：在納米電子器件的研發(fā)中，F(xiàn)IB 被用于制造納米尺度的晶體管。通過精確控制離子束的能量和劑量，工程師們成功地在硅基底上制造出了尺寸僅為幾納米的晶體管。這些納米晶體管具有極高的性能和集成度，為未來電子設(shè)備的小型化和高性能化提供了可能。

（二）面臨挑戰(zhàn)

盡管 FIB 在芯片失效分析中具有諸多優(yōu)勢(shì)，但也面臨著一些挑戰(zhàn)。例如，F(xiàn)IB 設(shè)備的成本較高，限制了其在一些小型企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用。此外，F(xiàn)IB 技術(shù)的操作復(fù)雜，需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作和維護(hù)。同時(shí)，隨著芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片的結(jié)構(gòu)和材料也在不斷變化，這對(duì) FIB 技術(shù)的適應(yīng)性提出了更高的要求。

（三）前景廣闊

盡管面臨挑戰(zhàn)，但 FIB 在芯片失效分析中的前景依然廣闊。隨著芯片技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)失效分析的精度和效率要求也越來越高。FIB 技術(shù)作為一種高精度、高自由度的分析工具，將在未來的芯片失效分析中發(fā)揮更加重要的作用。同時(shí)，隨著 FIB 技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其成本也有望逐漸降低，操作也將更加簡(jiǎn)便，從而為更多的企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)所采用。 總之，F(xiàn)IB 在芯片失效分析中具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。相信在未來的科技發(fā)展中，F(xiàn)IB 技術(shù)將不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，為芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。 END 轉(zhuǎn)載內(nèi)容僅代表作者觀點(diǎn) 不代表中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體所立場(chǎng)