王嵩宇，刘 剑，宁润涛

（中国电子科技集团公司第47研究所，沈阳 110032）

1 引言

扫描电子显微镜（SEM）诞生以来，渐已成为人们观察和检测各种材料的有力工具，尤其在微米、亚微米乃至纳米领域。在20世纪90年代初，大规模特别是超大规模集成电路的研制及生产中，SEM是亚微米时代关键尺寸（CD）控制的主要仪器。SEM在获取微观失效证据方面作用突出，其报告在失效分析中不可替代。它是介于透镜和光镜之间的一种微观形貌观察手段，可直接利用样品材料表面的物理特性进行微观成像，具有较高的放大倍数，有很大的景深，成像富有立体感，可直接观察凹凸不平表面的细微结构。

2 原理

SEM的基本工作原理是加速阴极所发射的电子束，聚焦后形成电子束流。这束高能电子束轰击到样品表面激发出各种信息，经收集、放大后，就在荧屏上得到各种相应的图像。扫描电镜主要利用二次电子像来作形貌观察，其产生数量随着原子序数的变化而变化，它主要取决于表面形貌。二次电子像可以观察芯片表面金属引线的短路、开路，剖面各层介质的台阶形貌，还可用来作为图形线条的尺寸测量等。很多电子元器件、集成电路及工艺的失效分析步骤都是首先借助SEM手段，对失效模式和机制作出基本的判定；即使不能立刻作出准确判断，整体失效分析思路也会以扫描电镜的分析结果为依托，并作为重要图像及基本组份数据采集平台，然后再借助于其他实验手段确定失效模式和机理，并提出相应的改进方法。……