機(jī)械研磨vs氬離子拋光

一般來說，掃描電子顯微鏡樣品制備通常使用機(jī)械切割或者磨拋的方式進(jìn)行樣品觀測。機(jī)械研磨作為較常用的制備手段，通過研磨和拋光在樣品表面形成 1nm 至 100nm 厚度的非晶層，稱為 Beilby 層。Beilby 層會掩蓋住大部分的樣品真實(shí)信息，對掃描電鏡表征產(chǎn)生很大的影響。

機(jī)械制樣測試的 SEM 結(jié)果

氬離子拋光（離子研磨）工作原理：可以無應(yīng)力地去除樣品表面層，加工出光滑的鏡面，為掃描電鏡的樣品制備提供了更為有效的解決方案。

氬離子拋光是使用高能離子槍轟擊樣品的頂面。高能離子束與樣品的表層非晶層中松散結(jié)合的表面原子相互作用，并將其除去以顯示原子級清潔的表面。在整個(gè)過程中可以調(diào)整離子能量，離子束入射角等，以優(yōu)化樣品制備時(shí)間和表面質(zhì)量。

 氬離子拋光儀工作原理示意圖 

氬離子拋光儀

經(jīng)過氬離子拋光儀（離子研磨儀）處理后，使用掃描電鏡（SEM）觀測可以得到更為真實(shí)的樣品表面。

氬離子拋光的應(yīng)用案例

• 引線鍵合

結(jié)束前工序的每一個(gè)晶圓上，都連接著 500~1200 個(gè)芯片（也可稱作 Die）。為了將這些芯片用于所需之處，需要將晶圓切割（Dicing）成單獨(dú)的芯片后，再與外部進(jìn)行連接、通電。此時(shí)，連接電線（電信號的傳輸路徑）的方法被稱為引線鍵合（Wire Bonding）。

引線鍵合是把金屬引線連接到焊盤上的一種方法，即把內(nèi)外部的芯片連接起來的一種技術(shù)。從結(jié)構(gòu)上看，金屬引線在芯片的焊盤（一次鍵合）和載體焊盤（二次鍵合）之間充當(dāng)著橋梁的作用。因此，鍵合的質(zhì)量會直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，通常會使用 SEM 進(jìn)行觀測。

通過直接機(jī)械研磨后進(jìn)行檢查無法觀測到鍵合質(zhì)量的好壞，經(jīng)過氬離子拋光（離子研磨）處理后可以清晰地看到鍵合的質(zhì)量。

機(jī)械研磨（無法觀測到鍵合質(zhì)量）

氬離子拋光后的樣品SEM圖像

氬離子拋光處理后可清晰地看到鍵合的質(zhì)量