最後更新:2026年10月22日檢測・量測中國大陸:聚焦离子束(FIB)

FIB是什麼(聚焦離子束)

Focused Ion Beam (FIB)

FIB(聚焦離子束)是以聚焦得很細的鎵等離子束,對目標位置以奈米精度進行切削、觀察或成膜的技術。在半導體中用於製作不良處的斷面、切取 TEM 用的薄片試樣,以及重新連接導線的電路修改。與 SEM 結合的 FIB-SEM 是主流。

目錄6 項
  1. 定義與原理
  2. 圖解
  3. 常見問題
  4. 相關用語
  5. 比較文章
  6. 資料來源

定義與原理

FIB(Focused Ion Beam,聚焦離子束)是把鎵等離子聚焦成細束照射試樣,對目標位置以奈米精度進行切削、觀察或成膜的設備與技術。離子比電子重得多,可以把撞擊處的原子撞飛而切削(濺射)。與電子束顯微鏡(SEM)結合在1台中的 FIB-SEM(雙束系統)被廣泛使用。

在半導體中主要有3種用途。第1是製作斷面:瞄準晶片的不良位置以 FIB 挖孔,再以 SEM 觀察斷面。第2是製作 TEM(穿透式電子顯微鏡)用試樣:從晶片切取厚度100nm 以下的薄片(lamella)。第3是電路修改:切斷導線,或一邊通入氣體一邊照射離子束沉積金屬膜來連接導線,不必重做光罩就能驗證設計錯誤。也用於修補光罩缺陷。

鎵離子會打入試樣、損傷表面,因此最後要以低加速電壓修飾等。需要快速切削大體積時,會使用以氙電漿為離子源的電漿 FIB,適合分析封裝斷面與 TSV。在失效分析中,一般流程是先以 OBIRCH 等縮小不良位置,再以 FIB 製作斷面確認原因。

圖解

以 FIB 為中心,排列製作斷面・製作 TEM 試樣・電路修改・光罩修補・微小加工・電漿 FIB 等用途的圖

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一般 FIB 使用鎵,大體積加工使用氙電漿。

FIB(聚焦離子束)的常見問題

FIB 和 SEM 有什麼不同?
SEM 以電子束照射觀察表面,幾乎不會損傷試樣。FIB 照射的是重離子束,雖然也能觀察,但主要目的是對目標位置切削或成膜等加工。把 FIB 與 SEM 結合在1台中,就能一邊以 FIB 切削、一邊以 SEM 觀察斷面。
以 FIB 修改電路是什麼意思?
對試作晶片的導線,以 FIB 切削切斷,或一邊通入原料氣體一邊照射離子束沉積金屬膜來連接,部分改寫電路。在重做光罩再次製造之前,就能短時間內確認設計修正是否正確。

相關設備・材料

比較文章

所屬主題

資料來源

  1. 日本精密工學會:集束イオンビームの原理とシリアルセクショニング(精密工学会誌 89巻6号)日文(2026年10月19日確認)
  2. 日本顯微鏡學會:集束イオンビーム装置による薄片試料作製技術(顕微鏡 54巻3号)日文(2026年10月19日確認)