電子探針式測量

關(guān)于電子探針式測量

掃描電子顯微鏡（SEM）掃描電鏡（SEM）是介于透射電鏡和光學(xué)顯微鏡之間的一種微觀性貌觀察手段，可直接利用樣品表面材料的物質(zhì)性能進行微觀成像。

掃描電鏡的優(yōu)點：①有較高的放大倍數(shù)，20-20萬倍之間連續(xù)可調(diào)；②有很大的景深，視野大，成像富有立體感，可直接觀察各種試樣凹凸不平表面的細微結(jié)構(gòu)；③試樣制備簡單第2頁,共18頁，2024年2月25日，星期天

結(jié)構(gòu)組成電子光學(xué)系統(tǒng)掃描系統(tǒng)信號探測放大系統(tǒng)、圖像顯示和記錄系統(tǒng)真空系統(tǒng)供電系統(tǒng)第3頁,共18頁，2024年2月25日，星期天組成：電子槍、電磁透鏡組、物鏡光闌和樣品室等作用：獲得掃描電子束掃描電子束應(yīng)具有較高的亮度和盡可能小的束斑直徑電子光學(xué)系統(tǒng)第4頁,共18頁，2024年2月25日，星期天電子槍：提供電子源電磁透鏡：起聚焦電子束（三級縮小形成細微的探針）的作用

SEM中束斑越小，即成像單元越小，相應(yīng)的分辨率就愈高。樣品室：放置樣品，安置信號探測器，還可帶多種附件。第5頁,共18頁，2024年2月25日，星期天樣品室第6頁,共18頁，2024年2月25日，星期天掃描系統(tǒng)

作用：使電子束偏轉(zhuǎn)，并在樣品表面作有規(guī)則的掃動。同時獲得同步掃描信號。通過改變?nèi)肷潆娮邮谠嚇颖砻鎾呙璧姆龋色@得所需放大倍數(shù)的掃描像。掃描線圈一般放在最后二透鏡之間，掃描電子顯微鏡采用雙偏轉(zhuǎn)掃描線圈。第7頁,共18頁，2024年2月25日，星期天信號探測放大系統(tǒng)和圖像顯示記錄系統(tǒng)

作用：探測收集試樣在入射電子束作用下產(chǎn)生的物理信號，然后經(jīng)視頻放大，作為顯像系統(tǒng)的調(diào)制信號，最后在熒光屏上得到反映樣品表面特征的掃描圖像。

二次電子、背散射電子、透射電子的信號都可采用閃爍計數(shù)器來進行檢測。第8頁,共18頁，2024年2月25日，星期天真空系統(tǒng)為了保證真在整個通道中只與試樣發(fā)生相互作用，而不與空氣分子發(fā)生碰撞，因此，整個電子通道從電子槍至照相底板盒都必須置于真空系統(tǒng)之內(nèi)，一般真空度高于10-4Torr。第9頁,共18頁，2024年2月25日，星期天電源系統(tǒng)由穩(wěn)壓、穩(wěn)流及相應(yīng)的安全保護電路所組成，其作用是提供掃描電子顯微鏡各部分所需要的電源。供電系統(tǒng)第10頁,共18頁，2024年2月25日，星期天S440立體掃描電子顯微鏡桌上型TM－1000掃描電子顯微鏡第11頁,共18頁，2024年2月25日，星期天掃描電子顯微鏡用途最基本的功能是對各種固體樣品表面進行高分辨形貌觀察。大景深圖像是掃描電鏡觀察的特色，觀察可以是一個樣品的表面，也可以是一個切開的面，或是一個斷面。冶金學(xué)家已興奮地直接看到原始的或磨損的表面?？梢院芊奖愕匮芯垦趸锉砻?，晶體的生長或腐蝕的缺陷。它一方面可更直接地檢查紙，紡織品，自然的或制備過的木頭的細微結(jié)構(gòu)。第12頁,共18頁，2024年2月25日，星期天在掃描電鏡應(yīng)用中，很多集中在半導(dǎo)體器件和集成電路方面，它可以很詳細地檢查器件工作時局部表面電壓變化的實際情況，這是因為這種變化會帶來象的反差的變化。焊接開裂和腐蝕表面的細節(jié)或相互關(guān)系可以很容易地觀察到。利用束感生電流，可以觀測半導(dǎo)體P—N結(jié)內(nèi)部缺陷。第13頁,共18頁，2024年2月25日，星期天掃描電子顯微鏡對于固體材料的研究應(yīng)用非常廣泛，沒有任何一種儀器能夠和其相提并論。對于固體材料的全面特征的描述，掃描電子顯微鏡是至關(guān)重要的。第14頁,共18頁，2024年2月25日，星期天在半導(dǎo)體器件（IC)研究中的特殊應(yīng)用：

1）利用電子束感生電流進行成像，可以用來進行集成電路中pn結(jié)的定位和損傷研究

2）利用樣品電流成像，結(jié)果可顯示電路中金屬層的開、短路，因此電阻襯度像經(jīng)常用來檢查金屬布線層、多晶連線層、金屬到硅的測試圖形和薄膜電阻的導(dǎo)電形式。

第15頁,共18頁，2024年2月25日，星期天3）利用二次電子電位反差像，反映了樣品表面的電位，從它上面可以看出樣品表面各處電位的高低及分布情況，特別是對于器件的隱開路或隱短路部位的確定尤為方便。4）利用背散射電子衍射信號對樣品物質(zhì)進行晶體結(jié)構(gòu)（原子在晶體中的排列方式），晶體取向分布分析，基于晶體結(jié)構(gòu)的相鑒定。第16頁,共18頁，