现代微电子业发展迅速，随着集成电路工艺走进亚微米、深亚微米领域，相应迅速发展起来一种新技术——聚焦离子束FIB。 采用镓液态金属离子源的FIB很好地结合了微分析技术与微细加工技术。由于具有很高的电流密度和空间分辨率，它已广泛地应用于形貌观察、定位制样、电路修正等方面[1]。随着FIB纳米级无掩膜微细加工能力的发展与增强，FIB又迅速成为新型且强有力的半导体低维量子结构制造工具。尤其是利用FIB进行微区离子注入，不仅无需掩膜版，而且注入区域的大小、形状以及注入剂量都可精确控制。综合利用FIB的微观形貌观察、微区无掩膜离子注入、物理和化学刻蚀、金属薄膜淀积等功能制备半导体库仑岛结构以实现库仑阻塞效应[3]，将是一项很有意义的制备技术的研究。 本论文以大量实验为基础，主要研究利用FIB对不同材料进行无掩膜微细加工，其加工性能与FIB系统工作参数之间的关系。总结了不同情况下参数的选择以最佳地发挥FIB的微细加工能力。本论文将通过以下两部分工作对FIB微细加工性能进行新的探索。 首先，以Si和Al为样品，测试FIB系统的无掩膜刻蚀的性能。分别利用物理溅射刻蚀和化学增强刻蚀对两种不同的样品刻蚀，详细讨论刻蚀速率和刻蚀质量与束流大小、刻蚀方法、样品种类以及气体流量等参数间的关系。刻蚀速率与束流大小基本成正比，但大束流时偏离线性：铝的刻蚀速率比硅大，增强刻蚀速率比溅射刻蚀大；铝的断线用增强刻蚀质量较好，铝的刻蚀用溅射刻蚀质量较好；而硅的刻蚀选择束流为350pA或1000pA的增强刻蚀，质量较好且速率较快。 然后，在获得了硅刻蚀的最佳技术参数的基础上，以Si和SOI为样品，研究FIB的微区无掩膜离子注入的性能。实验通过聚焦离子束对Si表面微区无掩膜扫描和对SOl的上层硅无掩膜刻蚀以实现离子注入。利用工艺模拟软件ATHENA模拟得到离子浓度深度分布曲线与实验的SIMS实测曲线比较，证明了FIB技术进行无掩膜离子注入的可行性；由此分析注入的浓度分布与束流大小、入射倾角、注入剂量以及样品种类等参数间的关系。研究表明，镓离子的浓度分布与束流和倾角无关，但与注入剂量和能量及表面原子的散射有关，且在Si/Si02界面上出现分布异常，其物理机理是由于界面处缺陷密度高，俘获镓离子形成离子堆积。