FIB制备Low-K材料的TEM样品面临难点

何谓Low-K材料？

指介电常数较低的材料。这种材料广泛运用于集成电路中，可以减少漏电电流、降低导线之间的电容效应，并减少集成电路的发热问题‌ ，在高频基板和高速电路设计中尤为重要，能够减少信号延迟，提高电路的响应速度。

材料特性：

1. 多孔隙材料；

2. 对热敏感；

3. 对电子束敏感；

4. 力学性能差、易变形‌ 。

FIB制备Low-K材料的TEM样品面临难点：

在FIB制样的过程，无法避免电子束影响的问题，电子束带来的影响有着热效应以及电子束辐解的问题，在面对LK材料更是一大挑战。

1热效应：

当电子束与样品发生非弹性散射时，入射电子与原子电子之间的碰撞会导致能量转化为热量，使样品局部温度升高，产生热损伤。

2电子束辐解：

辐解是一种非弹性电子散射过程引起；根据材料的成分和化学键合性质，它会导致多种物理和化学变化；可能发生在有机和无机化合物中，导致化学键解离、原子位移、质量损失、材料扩散、等。

测试与结果：

观察FIB-SEM电子束对于Low-K材料的微观结构变化，电子束电压2KV、电流是0.17nA的电子束辐射下随时间的演变。

图1显示了在8min电子束的辐照过程中样品整体外观结构出现明显的变化，出现了形变。

图1

在图2、图3可以看到Low-K膜层数值上的变化，在纵向的膜厚随着电子束辐照的时间呈现逐渐减少的趋势，在横向的膜层有轻微的增加，但并不明显。

图2

图3

季丰电子改善电子束辐照对Low-K材料的影响，采取以下几种方法：

1表层处理：

在表面添加一层导电性良好的膜层，改善样品的导电性，减弱荷电效应。

2调整SEM观察电压：

在利用扫描电子显微镜（SEM）观察低介电常数材料时，适当降低观察电压，可以减小高能电子束对样品的辐射损伤和荷电效应。

3优化电子束辐照条件：

通过控制电子束的加速电压、束流和辐照时间等参数，可以优化电子束辐照条件，从而减小对低介电常数材料的损伤。

科技的不断进步和半导体行业的持续发展，低介电常数材料的研究和应用将会更加深入和广泛，如何有效地降低电子束对低介电常数材料的损伤，从而更准确地分析低介电常数材料是季丰电子不断努力的方向，思考优化制样过程，提供更准确的测试结果是季丰一直以来的目标，详询：[e-mail]。

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