<page> <title>Sonde ionique focalisée</title> <id>1317687</id> <revision> <id>28006541</id> <timestamp>2008-03-31T13:55:35Z</timestamp> <contributor> <ip>193.52.145.137</ip> </contributor> <text xml:space="preserve">La '''Sonde ionique focalisée''', plus connue sous le nom du sigle anglais '''FIB''' (''Focused ion beam''), est un instrument scientifique qui ressemble au [[Microscopie électronique à balayage|microscope électronique à balayage]] (MEB). Mais là où le MEB utilise un faisceau d'électrons focalisés pour faire l'image d'un échantillon, la "FIB" utilise un faisceau d'ions focalisés, généralement du [[gallium]]. Il est en effet facile de construire une source à métal liquide (LMIS, de l'anglais ''liquid metal ion source''. Contrairement aux MEB, les FIB sont destructives. Par conséquent, leur domaine d'applications est plus la microfabrication que la microscopie. Les principaux domaines d'applications sont la [[science des matériaux]] et en particulier le domaine des [[semi-conducteur|semiconducteurs]] et des [[circuit intégré|circuits intégrés]]. == Instrumentation == Dans une source à métal liquide, le gallium est placé en contact avec une pointe de [[tungstène]] et chauffé. Le gallium mouille le tungstène et un champ électrique intense, supérieur à 10<sup>8</sup> volts par centimètre, provoque une ionisation et une émission par effet de champ des atomes de gallium. Les ions extraits de la source sont accélérés à une énergie comprise entre 1 et 50 keV (kilo [[électron-volt]]s, et sont ensuite focalisés par des [[lentille électrostatique|lentilles électrostatiques]]. Une FIB moderne, du début du {{XXIe siècle}}, produit facilement sur un échantillon des dizaines de nanoampères(typiquement 50nA) dans une sonde de quelques nanomètres (typiquement 7nm). [[Image:Fib.jpg|thumb|200px|right|Une sonde FIB]] Contrairement aux [[Microscopie électronique à balayage|microscopes électronique à balayages]], les FIB sont destructives. Quand des ions gallium de haute énergie sont projetés sur un échantillon, ils [[pulvérisation|pulvérisent]] les atomes de la surface de l'échantillon. En même temps, les atomes de gallium sont [[implantation ionique|implantés]] dans les premiers nanomètres de la surface de l'échantillon qui est ainsi [[Amorphe|amorphisé]] Dans les instruments FIB dédiés à la microfabrication, il existe toujours une possibilité de visualiser l'échantillon usiné par ''microscopie à balayage'', avec une détection d'électrons secondaires, comme dans la [[microscopie électronique à balayage]]. Ce peut être tout simplement la sonde ionique qui est utilisée pour générer les électrons secondaires, ou bien, la même chambre sous vide peut être dotée d'une colonne électronique ou plus généralement, la colonne FIB est montée en accessoire sur un microscope à balayage. On parle alors de ''Dual Beam''. == Applications == === Réparation et modification de circuits intégrés=== En raison de l'effet de pulvérisation, la FIB est utilisée comme un outil de micro-fabrication, pour modifier ou pour usiner la matière à l'échelle micrométrique ou nanométrique. Une FIB peut également être utilisée pour déposer des matériaux. On parle de « déposition induite par faisceau d'ions » (en anglais, IBID pour ''Ion Beam Induced Deposition''). Il s'agit d'un [[dépôt chimique en phase vapeur]] assisté par FIB qui se produit lorsqu'un gaz comme l'hexacarbonyle de tungstène (W(CO)<sub>6</sub>), introduit dans la chambre à vide est [[Adsorption|adsorbé]] par l'échantillon. En balayant une zone de l'échantillon avec le faisceau d'ions, le gaz précurseur est décomposé et le tungstène, non volatile, reste déposé à la surface de l'échantillon. La couche de tungstène déposée protège l'échantillon de la pulvérisation du gallium. D'autres métaux que le tungstène, comme le [[platine]] peuvent également être déposé par le même procédé. La FIB est souvent utilisée, dans l'[[Procédés de fabrication des dispositifs à semi-conducteurs|industrie des semiconducteurs]] pour réparer ou modifier un dispositif [[Semi-conducteur]]. Par exemple, dans un [[Circuit intégré]], le faisceau de gallium peut être utilisé pour couper des connexions électriques non désirées ou pour déposer un matériau conducteur pour faire une connexion. ===Préparation d'échantillons pour [[Microscopie électronique en transmission]]=== [[Image:Fib_tem_sample.jpg|thumb|250px|right|Image en [[microscopie électronique à balayage|SEM]] d'un échantillon mince d'un échantillon destinée à l'analyse par ''Microscopie électronique en transmission'' et usiné par FIB.]] Une application importante de la FIB est la préparation d'échantillons pour la [[Microscopie électronique en transmission]] (en anglais, TEM pour ''Transmission Electron Microscopy''). La TEM nécessite des échantillons très minces, typiquement 100 nanomètres. D'autres techniques peuvent être utilisées, mais la FIB convient tout à fait pour repérer et usiner ensuite l'échantillon avec une précision nanométrique. Ceci est très important pour l'analyse de défaut des [[Circuit intégré|circuits intégrés]]. Parmi les millions de [[transistor]]s d'un circuit intégré, si un seul est mauvais, la FIB est le seul instrument capable de préparer un échantillon pour microscopie électronique et contenant ce transistor unique. La contrepartie de la préparation de l'échantillon par FIB est l'altération de l'échantillon provoquée par l'implantation ionique. Ce défaut toutefois ne sera visible que dans l'observation « haute résolution » du réseau cristallin. Un léger ''usinage ionique'' à l'argon de l'échantillon après sa préparation avec la FIB suffit pour nettoyer efficacement l'échantillon. == Notes et sources de l'article == Toutes les informations contenues dans la version de février 2007 de cet article peuvent être retrouvées dans "M.Utlaut, ''Focused Ion Beams'' in ''Hanbook of Charged Particle Optics, edited by Jon Orloff, CRC Press, 1997 . <references /> == Bibliographie == == Voir aussi == == Liens externes == ;Constructeurs * [http://www.credence.com/Solutions_pp-CircuitEdit_OptiFIB.htm OptiFIB Credence System Corporation] * [http://www.fei.com FEI Dual beam] * [http://www.smt.zeiss.com/C1256E4600305472/Contents-Frame/40C720DCA03B0C6CC1256E5400416DEE Zeiss Crossbeam] * [http://www.jeol.com Jeol] * [http://www.hitachi-hitec.com Hitachi] * [http://www.orsayphysics.com Orsay Physics] ;Service * [http://www.nanoscopeservices.com NanoServices Ltd. UK] * [http://www.roodtechnology.com Rood Technology Deutschland GmbH + Co, Nördlingen, Germany] ;Divers * [http://www.imec.be/efug/EFUG13.html European Focused Ion Beam Users Group (EFUG)] * [http://www.felmi-zfe.tugraz.at/FIB/ Arbeitskreis FIB (TU-Graz)] {{portail physique}} [[Catégorie:Science des matériaux]] [[Catégorie:Microscope électronique]] [[Catégorie:Instrument scientifique]] [[Catégorie:micro-électronique]] [[de:Focused Ion Beam]] [[en:Focused ion beam]] [[ja:集æŸã‚¤ã‚ªãƒ³ãƒ“ーム]] [[vi:Chùm iôn há»™i tụ]]</text> </revision> </page>