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Research Microscopy Solutions
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Micro-fabrication et micro-structuration : de la localisation à la caractérisation

Accédez, structurez et mesurez vos zones critiques aux échelles micro- et nanométriques

Les plateformes de microscopie permettent de développer de véritables dispositifs de micro-fabrication et de micro-structuration d’échantillons. Elles couvrent l’ensemble des étapes nécessaires pour localiser, préparer, structurer et caractériser des zones critiques aux échelles micro- et nanométriques, depuis les volumes enfouis jusqu’aux dispositifs nanofabriqués.

Solutions de microscopies pour les géosciences
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Applications de micro-fabrication et de micro-structuration

Les solutions ZEISS répondent à quatre besoins : accéder aux défauts enfouis, préparer des échantillons pour des analyses avancées, prototyper des dispositifs et contrôler la qualité des structures fabriquées.
  • #1

    Analyse de défaillance et accès aux défauts enfouis

    Atteindre la cause racine dans les architectures complexes

    Les défauts critiques sont souvent enfouis et difficiles à atteindre sans risquer de détruire la zone d’intérêt. La localisation XRM en trois dimensions, l’enlèvement rapide de matière et le transfert corrélatif vers le FIB-SEM permettent de préparer directement la zone utile, avec moins d’itérations.

    Exemples concernés:

    ■ Analyse de défaillance dans les semi-conducteurs avancés.
    ■ Investigation de défauts dans le packaging électronique 3D
    ■ Accès à des structures enterrées pour le contrôle qualité.
    ■ Réduction des dommages induits par le faisceau ionique
    ■ Ciblage corrélatif XRM vers FIB-SEM avec un workflow Cut2ROI.

    Solutions Technologiques

    • Localisation XRM 3D non destructive : Repérer la zone d’intérêt dans le volume avant toute opération de coupe ou d’usinage.
    • Ouverture rapide des volumes profonds : Retirer des volumes millimétriques au laser femtoseconde, puis terminer la préparation avec la précision du FIB.
    • Ciblage corrélatif jusqu’à la zone d’intérêt : Transférer les coordonnées XRM vers le FIB-SEM afin de guider la préparation locale avec précision.
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  • #2

    Préparation d’échantillons pour TEM, STEM et APT

    Sécuriser la géométrie finale et la reproductibilité

    La qualité d’une analyse nanométrique ou atomique dépend directement de l’échantillon préparé. Une préparation site-spécifique, guidée et automatisée améliore la répétabilité, limite les dommages induits par le faisceau et positionne la zone d’intérêt dans la géométrie requise pour le TEM, le STEM ou l’APT.

    Exemples concernés :

    ■ Préparation de lamelles TEM et STEM.
    ■ Fabrication site-spécifique de pointes APT.
    ■ Caractérisation d’interfaces dans les semi-conducteurs..
    ■ Analyse de matériaux hétérogènes et de structures multicouches.
    ■ Préparation multi-sites séquentielle au cours d’une même session.

    Solutions technologiques

    • Préparation FIB-SEM site-spécifique :Réaliser le trenching, le lift-out, l’amincissement et le polissage basse tension tout en contrôlant la zone au SEM.
    • Automatisation des séquences de préparation : Standardiser les recettes, guider les étapes et contrôler précisément le point final pour gagner en reproductibilité.
    • Pilotage et traçabilité du workflow EM : Gérer les séquences de travail et harmoniser les pratiques entre opérateurs.
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  • #3

    Micro-structuration et nanofabrication de dispositifs avancés

    Prototyper des structures fonctionnelles avec contrôle immédiat

    Lorsque les dimensions passent sous les 20 nm, un faible écart peut compromettre les performances du dispositif. La structuration FIB haute résolution, la navigation multi-échelle et l’observation SEM pendant la fabrication permettent de créer, modifier et vérifier rapidement des structures fonctionnelles.

    Exemples concernés :

    ■ Nanofabrication sub-10 nm et patterning haute densité.
    ■ Structuration de dispositifs quantiques.
    ■ Fabrication de contacts ohmiques haute densité.
    ■ Création de nanocanaux pour la microfluidique.
    ■ Prototypage de structures photoniques et nanoélectroniques.

    Solutions technologiques

    • Navigation et patterning multi-échelle : Planifier les motifs, retrouver la zone cible et automatiser la structuration à différentes échelles.
    • Structuration ionique haute résolution :Créer ou modifier des structures nanométriques avec un faisceau ionique stable et un contrôle site-spécifique.
    • Contrôle SEM basse tension en cours de fabrication : Observer la structure sans métallisation et vérifier immédiatement la fidélité dimensionnelle.
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  • #4

    Validation, métrologie et corrélation multi-échelle

    Transformer une mesure ambiguë en donnée exploitable

    Après la fabrication, la structure obtenue doit être comparée à l’intention de conception. La corrélation entre microscopie confocale, microscopie électronique et données de rayons X permet de vérifier les dimensions, la topographie, la composition et les structures internes sur une même zone d’intérêt.

    Exemples concernés :

    ■ Contrôle de couches minces et de structures multicouches.
    ■ Mesure de topographies sous des couches transparentes.
    ■ Contrôle qualité de puces avec métallisation enterrée
    ■ Validation de procédés de passivation sur semi-conducteurs.
    ■ Métrologie et caractérisation de matériaux avancés.

    Solutions technologiques

    • Topographie confocale haute résolution : Acquérir des empilements optiques et cartographier précisément les reliefs ou couches d’une zone ciblée.
    • Correction optique des hauteurs apparentes : Recalculer la géométrie réelle d’une structure située sous une couche transparente.
    • Validation croisée optique et FIB-SEM : Relocaliser exactement le site mesuré et confronter la topographie optique à une coupe locale.
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Solutions pour analyse de défaillance

Solutions pour préparation TEM STEM APT

Solutions pour nanofabrication

Solutions pour validation et métrologie

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FAQ

  • La micro-fabrication consiste à créer ou modifier une structure par patterning, usinage ou dépôt. La micro-structuration prépare ou façonne un échantillon afin de permettre une observation ou une analyse avancée.

  • Le FIB-SEM combine un enlèvement de matière site-spécifique, une préparation nanométrique et une visualisation en temps réel. Il convient notamment aux lamelles TEM ou STEM et aux pointes APT.

  • La zone peut d’abord être localisée par microscopie X 3D, puis ses coordonnées sont transférées vers le FIB-SEM au moyen d’un workflow corrélatif afin de guider précisément la préparation locale.

  • Les workflows de structuration FIB haute résolution permettent de créer et modifier des structures sub-10 nm pour la nanoélectronique, la photonique et les technologies quantiques.

  • Chaque technologie apporte une information complémentaire : contexte global, structure interne, détails nanométriques, topographie et corrélation des données. Leur combinaison réduit les incertitudes et accélère l’analyse des causes racines ou la validation d’un procédé.

Sources et ressources complémentaires

FIB-SEM Fabrication of Atom Probe Specimens with ZEISS Crossbeam
Guillaume Audoit, Adeline Grenier - Univ. Grenoble Alpes, CEA, Leti, Grenoble, France, Fabián Pérez-Willard - Carl Zeiss Microscopy GmbH, Oberkochen, Germany

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X-ray Nanotomography in the Laboratory with ZEISS Xradia Ultra 3D X-ray Microscopes
ZEISS Microscopy

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Helping you engineer the alloys of the future ZEISS Microscopy Solutions for the Aluminum Industry
ZEISS Microscopy

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Characterization of Solid Oxide Electrolysis Cells by Advanced FIB-SEM Tomography ZEISS Atlas 5
Marco Cantoni - Centre Interdisciplinaire de Microscopie Électronique, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
Arata Nakajo, Giorgio Rinaldi, Stefan Diethelm, Jan van Herle - Institute of Mechanical Engineering, SCI-STI-JVh Group of Energy, Materials (GEM), École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
Fabián Pérez-Willard - Carl Zeiss Microscopy GmbH

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New Frontiers in Nanomaterials Unlock the Secrets of Nanoscale Materials with Precision and Clarity
Carl ZEISS Microscopy 

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ZEISS Crossbeam FIB-SEM for materials research and 3D characterization 2D and 3D characterization from the micro- to the nanoscale
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Low-D Materials Sub-10 nm Patterning with High Density, High-Resolution Imaging and Analysis of Material Surfaces
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Photonics Helping You Advance Nanophotonics Research With Sub-10 nm Fabrication Capabilities and High-Resolution, Low-kV Imaging
Carl ZEISS Microscopy

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Micro- and Nanofluidics Precise Nanopatterning and Charge-Free, Non-Destructive Imaging of Future Nanofluidic Devices
Carl ZEISS Microscopy

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Failure analysis and 3D device characterization Support physical failure analysis, technology pathfinding, and process yield control in semiconductor and electronic device applications.
Carl ZEISS Microscopy

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