電子探針式測量

1、電子探針式測量方法,7.2 微幾何量測量,原理：利用聚焦得非常細(xì)的高能電子束作為電子探針在 樣品上掃描，激發(fā)出各種物理信息。通過對這些 信息的接受、放大和顯示成像，獲得對樣品表面 性貌的觀察。,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

2、用樣品表面材料的物質(zhì)性能進(jìn)行微觀成像。 掃描電鏡的優(yōu)點(diǎn)：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(xì)微結(jié)構(gòu)；③試樣制備簡單,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),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)

3、,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(xì)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。,樣品室,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(dòng)。同時(shí)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。,信號探測放大系

4、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(jì)數(shù)器來進(jìn)行檢測。,真空系統(tǒng),為了保證真在整個(gè)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(gè)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 。,電源系統(tǒng)由穩(wěn)壓

5、、穩(wěn)流及相應(yīng)的安全保護(hù)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),S440立體掃描電子顯微鏡,桌上型TM－1000掃描電子顯微鏡,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(jìn)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(gè)樣品的表面，也可以是一個(gè)切開的面，或是一個(gè)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

6、地檢查紙，紡織品，自然的或制備過的木頭的細(xì)微結(jié)構(gòu)。,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(xì)地檢查器件工作時(shí)局部表面電壓變化的實(shí)際情況，這是因?yàn)檫@種變化會(huì)帶來象的反差的變化。焊接開裂和腐蝕表面的細(xì)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。,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

7、。,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(jìn)行成像，可以用來進(jìn)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。,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