《国仪量子半导体秀》双束电镜DB550在3D NAND 大尺度加工中的均匀性验证

基于国仪量子DB550的实测数据，可以从截面平整度、大面积阵列一致性、多模式交叉验证三个维度，表明国仪量子DB550机型具备在大尺寸加工中的离子束均匀一致性。

3D NAND堆叠高度超10μm，FIB制样面临三重挑战：

大面积截面平整度——离子束须在超10μm范围内保持切割深度一致，任何倾斜都会导致高层结构错位；

大范围减薄均匀性——200+层不同材料（氧化硅、多晶硅、氮化硅）溅射率不同，易产生非均匀减薄；

大尺寸样品台稳定性——加工区域越大，机械和热漂移的影响越显著。

图1（ETD-SE，3kV，10,000×）展示了FIB加工出的截面全貌，12.81μm视场完整覆盖200+层堆叠结构。加工截面极为平整，水平层间界面线笔直连续，无弯曲或波纹，表明离子束在12μm以上横向范围内切割深度保持高度一致。

（图1）ETD-SE模式，3kV，10,000×，12.81μm视场。

FIB加工截面极为平整，水平层间界面线笔直连续，无弯曲或波纹，离子束在12μm以上横向范围内切割深度保持高度一致。

图2（INLENS-SE，3kV，10,000×）与图1参数相同仅切换探测器，因位于镜筒内采集效率更高，展现更丰富表面细节，但层间界面平整度与图1完全一致。同一加工区域在不同探测器下的高度一致性，排除了成像伪影，确认了大尺寸截面的真实平整度。

（图2）INLENS-SE模式，3kV，10,000×，12.81μm视场。

与图1同一加工区域仅切换探测器，层间界面平整度完全一致，排除成像伪影，确认大尺寸截面真实平整度。

图3（ETD-SE俯视，12,000×）呈现了六边形密排通道孔阵列，10.68μm视场中所有通道孔排列整齐、孔径均匀。俯视图的宏观一致性印证了FIB加工的定位精度和切割陡度——只有离子束入射角度精确垂直且加工面无倾斜，才能在大面积范围内呈现如此规整的阵列。

（图3）ETD-SE俯视图，3kV，12,000×，10.68μm视场。

六边形密排通道孔阵列排列整齐、孔径均匀，印证FIB加工定位精度和切割陡度可靠。

图4（STEM-BF，30kV，12,000×）采用穿透成像模式，在10.68μm宽视场内所有通道孔明暗衬度高度一致，无局部过薄或过厚导致的差异。STEM成像要求样品厚度数十纳米级，整个10μm以上范围内衬度一致性直接证明了FIB减薄的均匀性。

（图4）STEM-BF明场模式，30kV，12,000×，10.68μm视场。

穿透成像显示所有通道孔明暗衬度高度一致，无局部过薄或过厚差异，直接证明FIB减薄均匀。

图5（STEM-BF，25,000×）视场缩小至5.13μm，500nm标尺下相邻通道孔形态和孔壁厚度依然保持一致，无局部损伤或减薄不均迹象。

（图5）STEM-BF高倍模式，30kV，25,000×，5.13μm视场。

500nm标尺下相邻通道孔形态和孔壁厚度依然一致，无局部损伤或减薄不均迹象。

图6（STEM-HAADF，30kV，12,000×）采用Z衬度成像，在10.68μm宽视场内重元素与轻元素区域对比度一致，表明不同材料层间结构在整个大面积范围内完整保留，无因离子束加工产生的材料迁移或元素偏析。图7的高倍Z衬度图像进一步确认了这一结论。

（图6）STEM-HAADF模式，30kV，12,000×，10.68μm视场。

Z衬度成像下重/轻元素区域对比度一致，层间结构完整保留，无材料迁移或元素偏析。

（图7）STEM-HAADF高倍模式，30kV，25,000×，5.13μm视场。

高倍下每一层材料对比度稳定、层间界面清晰，加工无元素偏析或污染。

数据揭示了支撑均匀性的关键指标：STEM模式下工作距离稳定在6.17mm左右，反映离子束制样后样品台高度一致性——大尺寸样品在超10μm行程范围内保持纳米级垂直高度稳定，是加工均匀性的机械基础。25pA低束流配置降低了辐照损伤，确保长时间大面积加工中样品结构完整。

四种探测器通过不同物理机制的交叉验证，排除了单一成像模式的假象，可靠证明了大尺寸加工的真实均匀性。

3D NAND的大尺度FIB制样是检验双束电镜加工均匀性的标杆应用。

国仪量子DB550成功制备了覆盖200+层堆叠结构、横向尺度超10μm的大尺寸超薄截面，多模式成像验证了整个加工范围内截面平整度和减薄均匀性均达到失效分析要求，表明DB550在离子束控制精度、大尺寸样品台稳定性及多材料体系均匀加工方面具备支撑先进存储器研发的能力。

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