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徕卡微电子类样品电镜制样方法

发布日期: 2020-09-08
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电子类样品检测手段多种多样,其中扫描电子显微镜检测不仅观察样品表观形貌,通过制样设备可实现对内部指定点或区域的观察分析,就目前来说电镜观察手段及观察方法渐趋成熟,但制样手段及手法仍有许多值得探究,在这里简单介绍下简单易操作的制样方法。

下图是经常遇到的几个电子类材料的类型,线路板PCB,LED,OLED等,从材料角度来说,基本为复合材料(金属/玻璃/硅/聚合物,填料);大多为软硬结合材料;大多为分层结构;多为局部器件的平整面获取和分析。

图1.电子材料部分类型举例


一般根据样品形状大小,分析观察需要,可采用三种方式制备样品:

  • 样品较薄或待分析结构位于表面10微米左右,可用胶加以保护并采用徕卡精研一体机EM TXP配合其光学显微镜观察,切到目标位置附近,再做简单磨抛处理后,采用徕卡三离子束EM TIC 3X进行离子束的切磨处理;
  • 若样品较厚,且观察区域较大,可采用传统方法磨抛,并使高度和直径符合徕卡三离子束EM TIC 3X的旋转抛光要求即可,徕卡三离子束TIC 3X旋转抛光具有旋转和移动功能,可尽可能保证加工面积;
  • 若样品微小,则可将其用小型包埋板包埋,再用精研一体机EM TXP切割到目标位置附近后,再做离子束的切磨处理,在此不用担心楔形样品,厚度方向和高度方向的倾斜,采用多功能的样品台来调节即可。

图2.微电子类材料处理的简单方法


图3.徕卡三离子束EM TIC 3X多功能样品台图示


对于样品较薄或待分析结构位于表面10微米左右,其处理方法及所需工具如下,胶水,胶带(或其他平整柔软垫子)载玻片,加热台过程如下:胶带贴于载玻片(若有耐高温软垫子,则不需要此步骤),将胶水混合滴在胶带上,样品有结构的一面扣在胶水上,轻轻按压,加热台加热后,抬起胶带,则胶水与样品固化在一起,此方法的优点在于不会过多使用胶,样品导电性不会因为过多的胶引起荷电效应过重或后续处理过于复杂。

图4.较薄样品处理所用耗材及工具简图
 

对于较柔软样品,如柔性屏,由于其材质的不同,则处理起来与上述不同,其需要准备的耗材如下:剪刀或刀片(视材料的薄厚而定)取小块样品,用铝箔纸将其包覆起来,胶水封口,干燥后刀片切出断面,粘在小片硅片上或小样品托上,接着离子束加工即可。

图5.柔性电子材料制样工具及耗材
 

由于电子类材料多为复合材料,且多为胶类物质填充其中,因此电镜观察除了要复合用背散射电子成像信息更丰富以外,导电性是一个干扰正常观察项,同时,微电子材料的诸如分层结构等多为纳米或亚微米级,因此对镀膜处理要求高,若镀膜颗粒大则分层不清楚甚至不分,较宽范围的金属层结构的晶向结构无法分析,徕卡高真空镀膜仪EM ACE600镀膜颗粒细腻,膜厚可控,非常适合离子束加工后的微电子类材料平整断面处理。


图6.徕卡高真空镀膜仪 EM ACE600

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