聚焦离子束在精细加工中引起损伤的分析

微分析技术已经成为微电子产业发展的重要技术支撑,FIB(focusedion beam)结合了精细加工技术和微分析技术,具有在亚微米线度上的微细加工和高分辨率成像的能力,成为强有力的TEM(transmission electron microscope)制样工具以及电路修补的有力工具.同时,FIB辐照对样品结构的损伤以及器件性能的影响受到广泛的关注.为使实际FIB的工作更优化,更有针对性,从而确保不同器件在FIB加工后的可靠性,从研究FIB辐射对材料结构的损伤入手,针对两种不同类型的晶体管(常规工艺NMOS晶体管和埋沟工艺PMOS晶体管),进行了FIB辐照下的电学性能对比.较常规工艺的NMOS晶体管,埋沟工艺的PMOS晶体管在跨导和迁移率等参数的变化情况与前者相似,但是在阈值电压变化,辐照损伤修复方面,后者显示出独特的性能.     

飞秒激光对单晶金刚石刀具表面的加工

刀具切削是典型的力热耦合摩擦过程,易产生大量的热量,同时切削屑也会对刀具表面产生一定的损伤。运用飞秒激光对单晶金刚石刀具表面进行加工,表面微纳结构可以存储一定的切削液,增大刀具表面同切削面的接触面,减小摩擦力,提高散热能力,有效延长金刚石刀具的寿命。同时飞秒激光加工技术具有较高的加工效率,操作简便,因此能够在单晶金刚石刀具的工具中得到广泛应用。该文在这一基础上,就飞秒激光对单晶金刚石刀具表面加工展开简要的论述与探讨。     

基于聚焦离子束的纳米加工技术及进展

随着纳米科技的不断发展,核心功能器件的纳米制造作为相关设计与应用研究的桥梁和基础,其研究价值的重要性日益凸显。聚焦离子束（Focused ion beam,FIB）加工是面向纳米尺度制造的一项重要技术。在概述FIB工作原理的同时,介绍FIB纳米加工方法与关键工艺的发展状况,就溅射产额、再沉积和FIB纳米直写方法等展开讨论。并介绍FIB纳米加工技术在纳米功能器件制造和基础研究等领域的典型应用。对其未来的发展从装备和机理研究的角度进行了展望。     

聚焦离子束加工微锥形结构的制造误差分析

聚焦离子束(FIB)纳米制造技术已经成为微纳米尺度功能器件加工的一种重要方法,利用聚焦离子束直写加工可实现复杂二维微纳结构的高精度制造.然而由于离子溅射产额随入射角度非线性变化规律、再沉积现象及离子束能量分布特性的综合影响,FIB在三维结构加工中会存在复杂形貌误差.针对FIB加工凹面中存在的典型平底现象这一形貌误差进行了分析和实验研究,通过仿真分析和FIB加工直径4,μm锥形凹坑结构的实验验证,阐明了聚焦离子束高斯能量分布特性与溅射产额规律耦合是产生平底现象的主要原因,为FIB三维结构加工的误差的修正提供了重要的基础和依据.     

聚焦离子束系统的研制

研制了一台具有二级透镜的聚焦离子束（ＦＩＢ）装置。它利用液态金属离子源：镓和金硅合金。离子束束斑在０．３μｍ左右，最小束斑达０．２１μｍ。能稳定、长时间地运行。文中论述了该系统的总体结构，对聚焦离子束系统的核心部件离子光学系统及辅助系统的参数选择、以及它们的结构特点作了详细的讨论，最后给出了系统的实验结果。并用离子束进行刻蚀工艺的研究，给出了ＦＩＢ在镀了一层金膜的硅样品进行刻蚀的电子扫描显微镜照的图象。     

合成金刚石单晶的新方法

美国北卡罗纳大学的 Jagdish Narayan 和他的合作者,最近研究出了一种成本比较低的制造金刚石单晶薄膜的新方法.这种薄膜可以用来大量生产,其性能大大超过硅片的新一代微电子器件.过去,研究人员是采用化学蒸气沉积的方法来培养金刚石单晶的,但这种方法必须     

天然单晶金刚石刀具的磨损

对金刚石刀具的磨损和晶向选择问题进行了试验观察和理论分析。结果表明：金刚石石刀具的磨损形态主要有前刀面月牙注磨损、后刀面边界沟槽磨损、刀刃附近的光滑磨损带及刀刃处的微小劈裂磨损。     

热解CVD法同质外延金刚石单晶的研究

以有机低分子化合物丙酮与氢气为反应气体,用热解CVD 法在形状不规则的金刚石小颗粒上,外延出规整的立方八面体单晶金刚石颗粒,表面呈三角形或截角三角形形状,经反射高能电子衍射结构分析,确认是单晶。文中还讨论了金刚石结构中{111}面最容易显露的实验结果.     

气相法同质外延金刚石单晶薄膜的研究

本文以＜１００＞和＜１１１＞两种取向的金刚石为衬底，用微波ＰＣＶＤ法进行了同质外延实验，考察了衬底取向，反应气体，碳源浓度等因素对外延层形貌与结构的影响，给出了获得比较理想单晶外延层的实验条件。     

电镀晶种法合成金刚石单晶实验研究

目的寻求一种合成金刚石大单晶的有效方法。方法采用在金刚石单晶上面电镀一层金属镍膜作为触媒,镀有镍膜的金刚石晶种被规则地放在石墨片上预先刻好的洞中,每两个洞之间保持相等的间距,然后与其他石墨片交替组装在高温高压下进行实验合成。结果实验结果表明,在合成压力、温度和时间分别~5.8 GPa、~1 460℃和14 min的条件下,合成后的单晶尺寸约是原晶种的3倍。与传统的合成工艺相比较,合成后的金刚石单晶具有较好的形貌与质量。结论采用电镀晶种法合成对高品级金刚石大单晶的合成具有一定参考意义。     

用聚焦离子束气体辅助刻蚀在 LiNbO3上制备亚微米圆孔点阵

使用聚焦粒子束(FIB) 在LiNbO₃上刻蚀用于光子晶体的亚微米圆孔二维点阵, 研究了刻蚀束流、刻蚀时间和填充率等刻蚀参数对刻蚀结果造成的影响。为获得更好的刻蚀效果, 还采用了FIB的气体辅助刻蚀方法(gas-assisted etching , GAE) 。研究发现,与直接刻蚀结果相比,GAE 减小了反沉积效应, 得到了更好的孔形。禁带模拟计算表明, 与常规FIB 刻蚀出的锥形圆孔相比, 使用XeF₂气体辅助刻蚀得到的这种侧壁更陡直的圆孔阵列构成的光子晶体禁带更趋近于理想光子晶体的禁带。     

镓聚焦离子束研磨Cu薄膜的模拟

利用TRIM模拟中的蒙特卡罗方法计算了镓（Gallium）离子在Cu薄膜上的溅射产额。分析溅射产额对镓离子的数量、入射离子的能量和离子入射角度的依赖关系。     

单源低能离子束辅助沉积类金刚石薄膜摩擦性能研究

采用单源低能离子束辅助沉积的方法，制备了非晶碳薄膜，分别用喇曼光谱，俄歇电子能谱了薄膜的结构，薄膜为无定形的类金刚石薄膜，薄膜中石墨键（ＳＰ＾２）所占的比重较大，沉积时随着离子束能量及束流的增加，薄膜的显微硬度，摩擦系数，摩擦寿命均增加，类金刚石薄膜具有较好的摩擦性能。     

0.2μm聚焦离子束系统中电源稳定度的研究

为了在所研制的二级透镜聚焦离子束系统中获得直径小于０．２μｍ的稳定束斑，并进行亚微米微细加工，分析了影响束斑大小及稳定性的因素，并着重从像差、散焦和漂移的角度，利用理论分析和模拟计算，研究了决定系统光学性能的离子源、离子引出极、预聚焦极、聚焦极所用高压电源及电对中、消像散透镜、偏转器所用低压电源的稳定度对离子束径的影响，得到了束直径小于０．２μｍ时电源必须达到的稳定度，即高压电源的纹波系数１×１０－４～１×１０－５，低压电源的纹波系数６×１０－４～１×１０－４。     

聚焦离子束无掩膜注入单晶硅离子浓度深度分布的研究

随着聚焦离子束(focusedion beam,FIB)无掩膜微细加工能力的迅速发展,结合精确定位能力,FIB已成为新型且出色的纳米制造工具.对FIB无掩膜注入单晶硅衬底的注入效果与离子束流、注入剂量的关系进行研究发现,以固定能量注入的离子,当注入剂量恒定,离子浓度随深度的分布与离子束流大小无关;当离子束流恒定,注入离子的表面浓度随注入剂量的增加而增加,但是由于FIB注入的同时会刻蚀材料表面,注入剂量达到饱和值后,会造成材料一定程度的减薄.     

双离子束法沉积类金刚石膜的耐腐蚀特性

对双离子束法在K_q玻璃上制备DLC膜的耐酸碱溶液和有机溶剂腐蚀特性进行了研究,给出了不同制备参数对膜层耐腐蚀特性的影响,并对腐蚀机理进行了探讨。     

液态金属离子源与聚焦离子束的研制进展

为了适应大规模集成器件制作工艺发展的需要，开展了液态金属离子源（ＬＭＩＳ）和聚 焦离子束（ＮＢ）的研究。研制成针型、同轴针型与毛细管型的镓与金ＬＭＩＳ，Ａｕ－Ｓｉ、Ａｕ－ Ｓｉ－Ｂｅ与 Ｐｄ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｂｅ－Ｂ三种共晶合金型 ＬＭＩＳ：研究了带有控制栅极的 ＬＭＩＳ的控 制性能；编制了计算聚焦离子枪所需的程序；制成三种型式的聚焦离子枪并获得０．１μｍ 直径的聚焦离子束；制成扫描离子显微镜（ＳＩＭ）；初步开展了刻蚀试验。     

聚焦离子束刻蚀多晶TiNi薄膜的表面形貌

报道了TiNi薄膜的聚焦离子束刻蚀特征及刻蚀后的表面形貌．测量结果表明薄膜的表面粗糙度随刻蚀深度呈非线性变化,当刻蚀深度等于0．1μm时,表面粗糙度为最小（5．26nm,刻蚀前为14．88nm）;刻蚀深度小于0．1μm时,表面粗糙度随刻蚀深度的增大而减小;当刻蚀深度大于0．1μm时表面粗糙度随刻蚀深度增大而增大,其原因是刻蚀深度大于0．1μm后表面出现了清晰的周期性条纹结构．此外,表面粗糙度随聚焦离子束流的增大而减小,当离子束流为2．5nA时,表面粗糙度从刻蚀前的14．88nm减小到4．67nm．     

基于聚焦离子束铣削技术的微刀具制备

提出了一种利用聚焦离子束(FIB)技术的铣削功能制备微细切削刀具的方法,通过设置恰当的离子束参数及精确控制刀具的不同刀面相对离子束的位置,可以获得具有高精度特征尺寸、锋锐刃口且复杂形状的微刀具.被加工刀具的典型特征尺寸为5～50,μm,可加工各种不同截面形状的微刀具.对硬质合金材料的毛坯进行FIB铣削,获得了宽度为7.65,μm、刃口半径小于30,nm的矩形微刀具.通过在超精密车床上进行加工试验,结果表明,FIB铣削的微刀具具有很好的加工性能.