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半導(dǎo)體器件的性能和穩(wěn)定性很大程度上受表面的微觀狀態(tài)影響，在切割、研磨、拋光以及各種化學(xué)試劑處理等工序下，器件表面的結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大變化，所以幾乎每一個半導(dǎo)體工藝之后都需要專用的檢測設(shè)備觀察或測量半導(dǎo)體器件的微觀形貌。半導(dǎo)體工藝中對掃描電子顯微鏡的需求主要有兩大方向：一是發(fā)揮其放大功能，對IC器件的正面結(jié)構(gòu)進(jìn)行實時檢測；二是利用其剖面分析功能，并與樣品制備技術(shù)有機結(jié)合，系統(tǒng)地分析IC工藝及器件的剖面復(fù)合結(jié)構(gòu)，為生產(chǎn)及研發(fā)提供其他測試分析儀器所無法提供的直接測量。掃描電子顯微鏡（SEM）主要是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態(tài)，即用極細(xì)的電子束去掃描樣品，通過探測由入射電子轟擊樣品表面激發(fā)出來的電子信號，達(dá)到對物質(zhì)微觀形貌的表征。掃描電子顯微鏡可以觀察到半導(dǎo)體材料的形貌特征，也可以通過觀察材料在循環(huán)過程中發(fā)生的形變，判斷其對應(yīng)的循環(huán)保持能力。

硅片表面污染常常是影響微電子器件生產(chǎn)質(zhì)量的嚴(yán)重問題。掃描電鏡可以檢查和鑒定污染的種類、來源，以幫助進(jìn)行污染溯源，如果配備 X 射線能譜儀，在觀察形態(tài)的同時，可以分析污染物的主要元素成分。同時，使用掃描電鏡還可以檢查硅片表面殘留的涂層或均勻薄膜，也能顯示其異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

掃描電鏡可以對器件的尺寸和一些重要的物理參數(shù)進(jìn)行分析，如結(jié)深、耗盡層寬度，少子壽命、擴散長度等，對器件的設(shè)計、工藝進(jìn)行修改和調(diào)整。掃描電鏡二次電子像可以分析器件的表面形貌，結(jié)合縱向剖面解剖和腐蝕，可以確定 PN 結(jié)的位置和深度。利用掃描電鏡束感生電流工作模式，可以得到器件結(jié)深、耗盡層寬度、MOS 管溝道長度，還能測量擴散長度、少子壽命等物理參數(shù)。

半導(dǎo)體器件失效分析就是通過對失效器件進(jìn)行各種測試和物理、化學(xué)、金相試驗，確定器件失效模式，分析造成器件失效的物理和化學(xué)過程 ，尋找器件失效原因。大部分器件的失效與金屬化有關(guān)，如臺階斷鋁、鋁腐蝕、金屬膜劃傷等。掃描電鏡是失效分析和可靠性研究中最重要的分析儀器，可觀察研究金屬化層的機械損傷、金屬化裂縫和化學(xué)腐蝕等問題。

掃描電鏡在半導(dǎo)體行業(yè)有著廣泛應(yīng)用，作為大規(guī)模集成電路前道檢測設(shè)備，它是提高產(chǎn)線良率、降低生產(chǎn)成本的重要保障。中科科儀多年來一直致力于掃描電子顯微鏡產(chǎn)品的研制開發(fā)和技術(shù)升級，于1975年成功研制我國第一臺掃描電鏡，2014年成功研制我國第一臺場發(fā)射槍掃描電鏡，目前分辨率優(yōu)于1nm，達(dá)到國際先進(jìn)水平。