聚焦离子束FIB可使用国产化液态镓离子源替代

聚焦离子束（Focused ion beam,简称FIB）设备是众多离子束装置中的一个种类，由于半导体技术的蓬勃发展对FIB技术要求越来越高，带动了FIB技术的发展。离子源是离子束装置发射离子的关键部件，离子源的技术指标会直接关系到整个离子束装置的技术指标和性能，所以在离子束装置国产化过程中，很有必要解决发射源的国产化。

在聚焦离子束设备中使用的离子源大致可以分为三类：

1） 双等离子体离子源

2） 液态金属离子源

3） 气态场发射离子源

双等离子源：等离子源对于了解离子束的人员并不陌生，在众多场合中使用的等离子体离子源一般是指由一个放电室，而双等离子源具有两个放电区域，所以成为双等离子源。由于这种离子源目前使用很少，不做太多阐述。

 气态场发射离子源是在发射针尖上加上高压，产生强大的电场，将通入的惰性气体（常见的为氦气或氙气）的气体原子电离，离子在离子枪控制下以形成束发射。

液态金属离子源是离子源的容器中装有金属，在一定温度下处于液态，液体在发射针尖的发射端电离形成离子束发射。按照使用金属不同又有多种，比如Au、In、AL、Ca等非常多种类。

而镓Ga的特性是作为离子源的理想材料，也是目前在聚焦离子束中使用最多的一种离子源，是各个FIB厂家选择的主要离子源。大束科技（北京）有限责任公司在研究聚焦离子束使用的离子枪同时，研发了可以适用不同型号离子枪的液态镓离子源LMIS。经过设计及仿真计算、结构及部件设计加工，多次性能测试后，制造出Largebeam离子源。

LargBeam 液态镓离子源结构如下图所示，由接线柱、 离子源座、装镓容器、发射针针组成。对应不同的离子枪或FIB其规格和材料略有不同，订货时需要提供使用的FIB型号或离子枪型号，大束科技会提供匹配的产品，不然不能安装或使用，安装错的离子源的会导致离子枪污染。

离子源安装到离子枪中，在经过加热后镓变为液态，在离子枪的拉出极和抑制极的电场作用下，在发射尖发生镓电离，电流后的镓离子形成稳定的离子束发射，经过对抑制极的电压的控制控制发射束流的大小。Largebeam 液态镓离子源的寿命为2000uAH，可以完全替代进口的离子源。

通过上图FIB离子束镜筒的结构组成，更能直观的理解离子源的工作。LMIS - Liquid Metal Ion Source离子源工作时，由于离子束对Suppressor抑制极和Extractor拉出极以及Aperture光阑都有磨损，根据离子枪厂家的规定，在使用一定时间后需要在更换离子源的时候更换，不然离子源将不能稳定工作。大束科技在提供离子源的同时，可以提供离子枪的全部配件。

大束科技（北京）有限责任公司已经完成液态镓离子源的国产化全部工作，可以稳定的批量生产，可以为国内广大FIB用户提供离子束源更换，同时也为国内研究离子束的同行提供离子源研究FIB。