纳米聚焦离子束系统液态金属离子源的研制

【摘要】：聚焦离子束(Focused Ion Beam-FIB)技术是一种集形貌观测、定位制样、成份分析、薄膜淀积和无掩模刻蚀各过程于一身的新型微纳加工技术。它大大提高了微电子工业材料、工艺、器件分析及修补的精度和速度,目前已经成为微电子技术领域必不可少的关键技术之一,它为半导体器件加工制作的各个领域提供了一种新的解决方案。液态金属离子源(Liquid Metal Ion Source-LMIS)的研制成功为FIB技术提供了一个小尺寸、高亮度、高稳定度的聚焦离子源部分,使得FIB技术的发展更加迅速。 本论文首先介绍了聚焦离子束和液态金属离子源的发展历史及现状;其次介绍了液态金属离子源的发射机理;然后对自主开发研制的DL-01型液态金属离子源的源组件结构的设计、发射针尖的腐蚀工艺、挂金属镓工艺、测试系统的设计以及加热电源、离子加速高压电源的设计作了介绍;接下来对该离子源的I-V特性、角电流密度、稳定性以及寿命等性能进行了测试,测试结果表明该源的各项指标均达到了设计要求,并对影响源性能的因素进行了分析;最后对该离子源的发射特性进行了模拟仿真,得出液态金属离子源的发射特性主要由发射针尖顶端的形状和大小决定,而与引出极孔径、发射极和引出极的距离关系不大的结论,从而为合理有效地设计液态金属离子源的发射系统提供了启示。