機械研磨vs氬離子拋光

一般來(lái)說(shuō)，掃描電子顯微鏡樣品制備通常使用機械切割或者磨拋的方式進(jìn)行樣品觀(guān)測。機械研磨作為較常用的制備手段，通過(guò)研磨和拋光在樣品表面形成 1nm 至 100nm 厚度的非晶層，稱(chēng)為 Beilby 層。Beilby 層會(huì )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。

機械制樣測試的 SEM 結果

氬離子拋光（離子研磨）工作原理：可以無(wú)應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(guò)程中可以調整離子能量，離子束入射角等，以?xún)?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(guò)氬離子拋光儀（離子研磨儀）處理后，使用掃描電鏡（SEM）觀(guān)測可以得到更為真實(shí)的樣品表面。

氬離子拋光的應用案例

• 引線(xiàn)鍵合

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

引線(xiàn)鍵合是把金屬引線(xiàn)連接到焊盤(pán)上的一種方法，即把內外部的芯片連接起來(lái)的一種技術(shù)。從結構上看，金屬引線(xiàn)在芯片的焊盤(pán)（一次鍵合）和載體焊盤(pán)（二次鍵合）之間充當著(zhù)橋梁的作用。因此，鍵合的質(zhì)量會(huì )直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，通常會(huì )使用 SEM 進(jìn)行觀(guān)測。

通過(guò)直接機械研磨后進(jìn)行檢查無(wú)法觀(guān)測到鍵合質(zhì)量的好壞，經(jīng)過(guò)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。

機械研磨（無(wú)法觀(guān)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