氙等離子體聚焦離子束 (PFIB) 技術比基於鎵的聚焦離子束系統運行速度更快，效率也更高。許多研究破損半導體的實驗室現在更喜歡 PFIB。 PFIB 可以輕鬆處理大量且複雜的形狀。業界顯然正在改變其慣用方法：
故障分析部分是 聚焦離子束市場的重要組成部分.
實驗室正在從鎵離子源轉換為氙等離子體源。
較新的資源有助於 3D NAND 和封裝分析等。
這些變化顯示人們想要更好、更可靠的半導體檢查工具。
關鍵要點
氙氣 PFIB 比 Ga-FIB 工作速度更快、性能更佳。它非常適合處理大型作業和堅硬材料。在 PFIB 中使用單晶犧牲光罩可以保護表面安全，也能避免測試過程中留下多餘的痕跡。對於大型樣品和堅硬材料，工程師應該選擇 PFIB。 Ga-FIB 則最適合處理小型且精細的作業。 PFIB 的自動化有助於實驗室更快完成工作，還能減少人員犯錯，進而提高實驗室的工作效率。 標準規則幫助實驗室 得到相同的結果。這使得人們更加信任半導體分析。
PFIB 與 Ga-FIB
速度與效率
在半導體故障分析中，速度和效率至關重要。氙氣等離子體聚焦離子束 (PFIB) 技術比鎵基系統銑削速度更快。這是因為氙氣 PFIB 具有更高的離子電流和濺鍍速率。實驗室可以更快地完成大型工作，從而節省時間並幫助他們完成更多工作。
下表顯示了它們工作方式的主要區別：
獨特之處 | 氙氣PFIB | 鎵聚焦離子束 |
|---|---|---|
離子電流 | 較低（納安） | |
濺鍍速率 | 更高 | 降低 |
銑削效率 | 大面積區域較高 | 中度 |
材料去除效率 | 高電流下高效率 | 效率高但低於 Xe-FIB |
許多實驗室表示，氙氣等離子體聚焦離子束 (PFIB) 在大型加工中比 Ga-FIB 效果更好。 PFIB 在低電流條件下也能很好地處理微小圖案。這些升級有助於工程師更快完成高難度任務。
樣本影響
在分析過程中，確保樣品安全至關重要。 Ga-FIB 系統難以處理較大或較厚的樣品。它們只能處理少量材料。氙氣 PFIB 系統可以處理更大的樣品，並降低損壞的可能性。
小提示: Xenon PFIB 可以為 3D 斷層掃描、SEM 和 TEM 準備好樣品，出錯的風險更低。
下表顯示了 Xenon PFIB 如何修復 Ga-FIB 問題：
Ga-FIB的局限性 | 氙氣PFIB的優勢 |
|---|---|
有限的材料量處理 | 可以處理大量材料 |
難加工材料的低效率銑削 | |
基本樣品製備能力 | 增強 3D 斷層掃描、SEM 和 TEM 的樣品製備 |
使用氙氣 PFIB 後，工程師可以減少錯誤，獲得更優質的表面效果。這意味著結果更加可靠。
材料相容性
材料相容性有助於決定使用哪種工具。 Ga-FIB 適用於許多普通材料，但難以處理硬金屬和複雜形狀。氙氣等離子聚焦離子束 (PFIB) 技術可以處理更多類型的材料，例如鎢、鎳和鋼。這使得 PFIB 成為以下情況的更佳選擇： 新型半導體裝置 和包裝。
PFIB 可以銑削大面積的鋁合金，這是透射電子顯微鏡 (TEM) 樣品所需要的。
Ga-FIB 不太適合這些艱鉅的任務。
使用諸如PFIB之類的新設備的工程師能夠處理更多材料，而且速度更快。這項技術有助於開發製造和檢測半導體的最新方法。
氙等離子聚焦離子束（PFIB）技術
高電流效益
氙等離子聚焦離子束 (PFIB) 技術的特別之處在於它使用的離子束電流比鎵系統高得多。這種高電流有助於工程師快速去除材料，從而加快樣品製備速度。在半導體實驗室中，節省時間至關重要。高電流意味著更少的等待時間，從而完成更多的工作。
下表顯示了氙氣 PFIB 和鎵系統的高電流操作有何不同：
方面 | 高電流操作（Xe+） | 鎵 LMIS (Ga+) |
|---|---|---|
最大離子束電流 | 2500毫安 | 65毫安 |
濺鍍產量 | 由於原子量和尺寸較大，因此更高 | 由於原子量較小，因此較低 |
離子注入深度 | 減少 | 增加 |
氙氣 PFIB 最高可達 離子束電流為 2500 nA鎵系統電流僅達65 nA。這使得氙氣PFIB研磨樣品的速度更快。氙氣更大的原子量也帶來了更高的濺鍍產額。這有助於去除堅硬的材料。較小的離子注入深度使樣品表面更清潔，檢測更精確。
請注意： 氙氣 PFIB 技術中的高電流可幫助實驗室輕鬆完成緊急專案並處理大樣本。
大面積銑削
氙等離子聚焦離子束 (PFIB) 技術的另一個優點是能夠進行大面積銑削。工程師經常需要準備半導體的寬幅部件進行檢測。鎵束非常適合進行小面積、精細的加工，但在大型銑削加工方面卻有困難。在高電流下， 鎵束失去焦點 且效果不佳。
下面簡單看一下這些差異：
Xenon PFIB 銑削速度較快，覆蓋面積較大。
當去除更多材料時，鎵系統的速度會變慢。
氙氣 PFIB 即使在高電流下也能保持其光束品質。
下表總結了這些差異：
科技 | 銑削速度 | 濺鍍速率 | 結構破壞 |
|---|---|---|---|
氙氣PFIB | 更快 | 更高 | 稍微多一點 |
鎵聚焦離子束 | 慢點 | 降低 | 類似 |
工程師選擇氙氣 PFIB 進行大面積銑削，因為它節省時間且結果穩定。這對於需要寬闊、乾淨的橫截面進行檢查的新型半導體裝置非常有幫助。
PFIB優化
光圈和鏡頭設置
工程師需要仔細調整光圈和透鏡的設定。這有助於氙氣等離子體聚焦離子束 (PFIB) 發揮最佳性能。光圈會改變離子束的大小和形狀。如果光圈老化，銑削品質就會下降。定期檢查和更換光圈可以保持離子束的銳利度和穩定的加工結果。
調節聚光透鏡電壓也很重要。調節電壓有助於更好地聚焦離子束，使影像更清晰，並保護樣品免受損傷。使用物鏡過焦可以使銑削表面更光滑，這對於較大或較厚的樣品很有幫助。這些步驟確保每個樣品都能得到同樣優質的處理。
小提示: 經常檢查光圈和鏡頭的校準情況。這可以防止突發故障，並延長工具的使用壽命。
光束控制
光束控制是關鍵 PFIB 工作. 操作員使用 低能量離子束拋光 用於製作薄而高品質的薄片。此步驟可使表面更光滑，並保護樣品安全。下表說明了此步驟的重要性：
練習 | 結果 |
|---|---|
低能量離子束拋光 | 需要薄而高品質的薄片 |
多維樣品控制有助於更快地完成棘手的工作。透過以不同的方式移動樣品，工程師可以觸及棘手的部位。下表顯示了這一優勢：
技術 | 好處 |
|---|---|
多維標本控制 | 加快工作速度，簡化任務 |
為了保證 PFIB 正常運行，工程師應該：
最後的拋光使用低能量設定。
啟動前檢查光束對準。
保持標本台清潔、穩定。
這些技巧可以幫助實驗室獲得 PFIB 的最佳產品 並且每次都取得良好的結果。
單晶犧牲掩模（SCSM）
SCSM 流程
工程師使用 單晶犧牲掩模（SCSM） 在離子束銑削過程中保護脆弱的半導體表面。首先，他們在需要保護的位置上覆蓋一層薄薄的單晶材料，例如矽。這層掩模就像一道屏障，抵禦來自 PFIB 系統。
操作員選擇與樣品相符的遮罩材料。他們仔細排列掩模，以覆蓋正確的區域。 PFIB 離子穿過掩模，然後到達下面的樣本。掩模吸收了大部分離子能量，因此設備受到的損壞較小。
这 南海戰略態勢感知 流程包含以下步驟：1. 選取單晶遮罩材料。 2. 將掩模放置在樣品上並對齊。 3. 使用 PFIB 銑穿面罩。 4.銑削完成後，取下面罩。
小提示: 工程師經常使用矽掩模，因為它們與樣品相似並有助於阻止污染。
減少偽影
的一大好處是 南海戰略態勢感知 這種方法可以減少偽影。偽影是指在研磨過程中樣品上出現的不必要的痕跡或變化。這些痕跡會使樣品的研究變得更加困難。 南海戰略態勢感知 吸收大量離子能量，因此表面損壞的可能性較小。
下表顯示了 南海戰略態勢感知 幫忙處理文物：
沒有 SCSM 的問題 | SCSM 解決方案 |
|---|---|
表面粗糙度 | 更光滑的樣品表面 |
離子注入 | 離子滲透較少 |
污染 | 降低污染風險 |
研究人員使用 南海戰略態勢感知掩模版可保持樣品表面光滑清潔，更容易發現半導體裝置中的問題和特徵。
使用 南海戰略態勢感知 使故障分析更好並幫助工程師更快地發現問題。
結果與比較
速度提升
許多實驗室表示，配備 SCSM 的氙氣 PFIB 比 Ga-FIB 工作速度更快。工程師經常需要準備大樣本或處理堅硬材料。 PFIB 系統可以更快地去除材料。這種速度有助於實驗室在更短的時間內完成更多工作。
使用 Ga-FIB 進行橫斷面分析通常需要數小時。而配備 SCSM 的 PFIB 可以將時間縮短一半以上。例如，工程師使用 PFIB 不到一小時就能完成大型銑削作業。而使用 Ga-FIB 完成同樣的作業可能需要長達三小時。節省時間可以讓團隊每天檢查更多設備。
🇧🇷 小提示: 銑削速度越快，並不代表工作品質越差。即使在快速工作的情況下，PFIB 也能保持其精度。
表面質量
表面品質非常重要 在故障分析中。工程師需要光滑、乾淨的表面才能獲得良好的影像。 研究顯示 Ga-FIB 和 Xe+PFIB 可以製備出用於透射電子顯微鏡 (TEM) 的樣品，且缺陷差異不大。但 Xe+PFIB 結合 SCSM 可以獲得更好的表面光潔度。
PFIB 樣品孔洞較少，即使在高離子流條件下也幾乎不會留下 FIB 引起的痕跡。這意味著樣品表面保持光滑，不會留下不必要的痕跡。較少的缺陷有助於使影像更清晰，分析更可靠。
選項 | 表面粗糙度 | 缺陷密度 | FIB 引起的偽影 |
|---|---|---|---|
鎵聚焦離子束 | 中度 | 中度 | 有時出現 |
氙氣+PFIB+SCSM | 降低 | 降低 | 很少出現 |
工程師信賴 PFIB 結合 SCSM 技術，能夠獲得光滑的表面。這種方法可以幫助他們發現舊工具可能遺漏的細微問題和特徵。
實際影響
工具選擇
工程師需要為每項工作選擇合適的工具。 氙氣PFIB 速度很快，可以處理大樣本。 鎵聚焦離子束 適合小型精細的工作。技工室會考慮材料、面積大小以及對結果的要求，然後再做決定。
清單可幫助團隊選擇最佳工具：
PFIB 非常適合大面積和堅硬材料。
鎵聚焦離子束 最適合細緻、細微的工作。
PFIB 對於緊急工作來說速度更快。
鎵聚焦離子束 對於薄而小的樣品，可以獲得很好的結果。
你選擇的工具會改變你的工作方式和結果。團隊使用 PFIB 看到更少的不必要的痕跡和更光滑的表面，特別是 南海戰略態勢感知。這意味著更好的數據和更快的答案。
工作流程集成
將 PFIB 為實驗室工作帶來明顯的好處。實驗室可以在更短的時間內完成更多的樣本。 PFIB 系統具有自動化功能，有助於確保樣品安全並減少錯誤。該技術還可以幫助做好TEM和奈米探測所需的樣品準備。
下表顯示了重要特性及其優點：
獨特之處 | 好處 |
|---|---|
更快的大面積分析 | 讓實驗室快速檢查更多樣本 |
自動無損分層 | 檢查過程中確保樣品安全 |
先進的自動化 TEM 薄片製備 | 讓樣品製備更輕鬆、更快捷 |
PFIB 分層製程非常適合奈米探測。它可以形成乾淨、光滑的表面，這正是5奈米節點元件所需要的。實驗室使用 PFIB 可以進行全面的材料和化學檢查。這有助於實驗室更好地進行故障分析，並提高工作效率。
小提示: 團隊應該培訓員工 PFIB 系統來最大限度地發揮這些優勢。
未來發展方向
自動化
自動化正在改變工程師研究破損半導體的方式。 PFIB 系統如今擁有智慧功能。這些功能可幫助工程師更快、更準確地完成工作。賽默飛世爾科技 Helios 5+ PFIB-SEM 是一款廣受歡迎的系統。它能夠以高達四倍的速度分析大面積區域。工程師使用其自動化工具可以更輕鬆地準備樣品。該系統還支援無損分層，從而確保樣品安全。
蔡司利用人工智慧改良3D X射線成像。他們名為「封裝聚焦離子束」（FIB）的新型Crossbeam雷射器，可幫助工程師更輕鬆地研究複雜的封裝。這些工具使工作更加順暢，並降低了出錯的可能性。
請注意： 自動化 PFIB 系統可協助實驗室每天檢測更多樣品。工程師無需再重複執行相同任務，從而可以更專注於解決問題。
自動化帶來許多好處：
樣品製備更快
對於不同的人，結果是一樣的
樣本不太可能受損
包分析更簡單、更好
標準化
標準化輔助實驗室 獲得值得信賴的結果。工程師遵循 PFIB 和 Ga-FIB 分析的特殊步驟。這些步驟包括校準程序、樣品處理方法以及如何撰寫報告。標準化可確保不同實驗室的結果一致且值得信賴。
行業組織現在製定了故障分析的通用規則。這些規則涵蓋了工具設定、樣品製備以及如何讀取資料。遵循這些規則的實驗室可以減少錯誤並獲得更高品質的數據。
標準化區 | 好處 |
|---|---|
校準程序 | 測量更準確 |
樣品處理 | 污染的可能性較小 |
報告格式 | 數據更容易比較 |
小提示: 當新技術出現時，實驗室應該調整步驟。緊跟標準有助於團隊獲得最佳結果。
自動化和標準化幫助工程師跟上新設備及其製造方法的步伐。這些進步有助於實驗室更好地開展工作，並跟上行業變化。
對 PCB 和電子製造的影響
增強複雜組件的故障分析
工程師很難檢查多層PCB和密集的組件。 PFIB可以非常精確地切割複雜的形狀，從而提供幫助。 SCSM可以在檢查過程中保護脆弱的表面。這些工具讓工程師能夠檢查更深的層和微小的部件，而不會造成額外的損傷。團隊可以更輕鬆地發現焊點、過孔和隱藏部件中的問題。這種細緻的工作有助於他們更快地解決問題，並最終減少錯誤。
請注意： PFIB 和 SCSM 有助於發現新電路板中隱藏的問題。
提高產量和產量
製造商希望快速生產更多產品並減少浪費。 PFIB 可快速去除材料，從而更快地準備好樣品。像是SM 可保持表面清潔，從而獲得更好結果。兩種工具的結合使用，使團隊每天可以檢查更多樣品。他們也能及早發現問題，有助於生產更多優質產品。
下表顯示了 PFIB 和 SCSM 如何幫助提高速度和品質：
簡介 | |
|---|---|
更快的材料去除率 | 更快地處理材料 |
增強更大區域的能力 | 更全面的缺陷檢測 |
製造業的多種應用 | 提高生產效率和效益 |
製造商發現產品破損率更低，品質更高。這些變化有助於企業節省成本，並生產出更優質的產品。
實現先進封裝和小型化
現代電子產品採用新型封裝和更小的零件。 PFIB 有助於切割堆疊層，實現 3D 設計。 SCSM 可保持表面光滑，這對於微小細節至關重要。這些工具可協助工程師檢查新的建置方法，例如晶片集和系統級封裝。團隊可以查看以前難以觸及的連接和位置。隨著裝置尺寸縮小，PFIB 和 SCSM 可協助故障分析跟上新趨勢。
工程師使用 PFIB 和 SCSM 來幫助製造更好的電子產品。
PFIB 和 SCSM 在檢查損壞的半導體方面具有很大的優勢。
PFIB 快速帶走材料 並能處理堅硬的東西。
SCSM 可保證表面安全並使樣品品質更好。
PFIB 幫助工程師仔細觀察微小部件。
Xe+pFIB 系統切割效果較好 且污染更低，尤其是鋁污染。
對於大型、堅硬的樣品，工程師應該選擇 PFIB。 Ga-FIB 則適合小型、精細的工作。隨著新的自動化、人工智慧和離子源的出現，市場正在改變。這些新工具有助於奈米技術、生物醫學研究和量子計算的發展。了解最新動態有助於團隊更好地應對新問題。
常見問題
Xenon PFIB 和 Ga-FIB 的主要差異是什麼？
氙氣等離子體離子束 (PFIB) 使用等離子體產生更高的離子電流。 Ga-FIB 使用液態金屬產生較低的離子電流。 PFIB 的研磨速度更快，可以處理更大的樣品。 Ga-FIB 最適合小型且精細的加工。
為什麼工程師要使用單晶犧牲掩模（SCSM）？
工程師使用SCSM在離子銑削過程中保護精密表面。掩模吸收了大部分離子能量。這有助於防止損壞並保持表面清潔。
PFIB 會損壞敏感的半導體裝置嗎？
如果電流較大，PFIB 可能會使表面變得粗糙。工程師使用 SCSM 和低能量拋光來降低這種風險。精心的設置有助於保護樣品。
哪種工具比較適合先進封裝分析？
PFIB 更適合先進封裝。它可以快速切割堆疊層和硬質材料。 SCSM 有助於保持表面光滑，方便工程師檢查細節。
PFIB 如何提高製造產量？
PFIB 幫助企業快速發現並解決問題。這意味著他們能夠獲得更多優質產品和更佳品質。
