FIB为什么要用液态镓来做离子源？

知识星球（星球名：芯片制造与封测技术社区，星球号：63559049）里的学员问：聚焦离子束显微镜是运用镓（Ga）金属来做为离子源，为什么？

什么是FIB？

FIB，全名Focused Ion Beam，聚焦离子束，在芯片制造中十分重要。主要有四大功能：结构切割，线路修改，观察，TEM制样等。

为什么用金属镓做离子源？

镓的熔点为 29.76°C，在室温稍高的条件下即为液态，这使其非常适合操作。液态镓的蒸气压非常低（<10^（-13） Torr），即使在高真空环境下也能保持稳定，不易挥发而污染真空腔。

表面张力高，可以稳定地形成 Taylor cone，从而精确地提取离子。

亮度高，束斑尺寸小，通常小于 10 nm，加工精度高。等等

镓离子束是如何产生的？

液态镓存储在储存器（Ga Reservoir）中，通过线圈（heater wires）加热，使镓保持液态。液态镓通过毛细作用流向 W针尖（W needle） 的表面，在钨针尖和提取电极之间施加数十千伏的强电场，电场会集中在针尖处，使液态镓受到电场力拉伸。

液态镓在电场的作用下被拉伸成一个非常小的曲率半径的锥形（Taylor cone），在Taylor cone的尖端，液态镓的原子被强电场游离，形成镓离子，离子以初始发射角约为 50°的角度射出，经过下游的电磁透镜聚焦，最终形成一个高亮度、高精度的高斯分布束斑（Gaussian Profile），即聚焦离子束。

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