顯微形貌分析是通過(guò)光學(xué)顯微（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、原子力顯微鏡（AFM）等來(lái)構(gòu)成器件的顯微組織大小、形態(tài)、分布、數(shù)量和性質(zhì)的方法。顯微形貌分析是失效分析中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

光學(xué)顯微鏡

其特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，不需要真空條件，不必去除鈍化層和層間介質(zhì)，能觀察到金屬化的芯片。雖然它滿(mǎn)足不了很多表面觀察的需求，但是器件的外觀及失效部位的表面形狀、尺寸、組織、結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)單的缺陷的觀察是可以通過(guò)光學(xué)顯微鏡進(jìn)行表征的。如：芯片在過(guò)應(yīng)力下的燒毀和擊穿現(xiàn)象、外部引線鍵合情況、芯片裂縫或劃傷等。

掃描電子顯微鏡

其可以利用聚焦得非常細(xì)得高能電子束在試樣上掃描，同時(shí)激發(fā)出各種物理信息，通過(guò)對(duì)這些信息得接收、放大和顯示成像，獲得試樣表面形貌得觀察。理論上，利用電子和物質(zhì)的相互作用，可以獲得被測(cè)樣品的形貌、組成、晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和內(nèi)部電場(chǎng)或磁場(chǎng)等。

它的特點(diǎn)就是功能*，放大倍數(shù)可以從普通光學(xué)顯微鏡一直覆蓋到透射電子顯微鏡的放大區(qū)域，可以對(duì)樣品的任何細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)及其它表面特性放大幾十萬(wàn)倍，這是失效分析中不可少的工具。更重要地是，掃描電子顯微鏡的電子不會(huì)對(duì)器件產(chǎn)生損失，污染程度也很低。缺點(diǎn)則是需要在真空環(huán)境中進(jìn)行，高電壓下還需要解決表面鈍化層的電荷問(wèn)題。其加配能譜儀或波譜儀后，還可以同時(shí)進(jìn)行表面化學(xué)元素成分分析。

總之，SEM是介于光學(xué)顯微和透射電子顯微鏡之間的微觀形貌觀察設(shè)備，具體用途可以放大器件局部區(qū)域，利用電壓襯度像可觀察到PN結(jié)的結(jié)區(qū)位置、形狀和尺寸，并且結(jié)合特征X射線的采集分析器件的化學(xué)成分分析。

原理同光學(xué)顯微鏡，不同在于TEM用電磁場(chǎng)作為透鏡，利用電子的波動(dòng)性來(lái)觀測(cè)樣品內(nèi)部的各種缺陷和直接觀察原子結(jié)構(gòu)的儀器。

TEM的分辨率已經(jīng)可以達(dá)到0.1nm，可用于觀察樣品精細(xì)結(jié)構(gòu)，甚至一列原子的結(jié)構(gòu)。通過(guò)使用TEM的不同模式，可以通過(guò)物質(zhì)的化學(xué)特性、晶體方向、電子結(jié)構(gòu)、樣品造成電子相移以及電子吸收對(duì)樣品成像。

在器件流片過(guò)程中，為了了解流片工藝的質(zhì)量，首先必須觀察想要區(qū)域的形貌輪廓，觀察光刻窗口的形貌來(lái)評(píng)估，或者觀察各區(qū)域結(jié)構(gòu)的實(shí)際尺寸來(lái)判斷實(shí)際產(chǎn)品和版圖是否吻合等。因TEM制樣過(guò)程中對(duì)器件內(nèi)部相對(duì)結(jié)構(gòu)影響較小，所觀察到的圖像基本可以認(rèn)為是樣品的原始形貌，可以作為流片工藝質(zhì)量評(píng)估的技術(shù)手段。

原子力顯微鏡

原子力顯微鏡是以物理學(xué)原理為基礎(chǔ)，通過(guò)掃描探針與樣品表面原子相互作用而成像的新型表面分析儀器。

其主要用于對(duì)樣品三維尺度上，在nm級(jí)進(jìn)行探測(cè)缺陷、測(cè)量表面粗糙度和其它表面特征，利用原子、分子間作用力來(lái)觀察樣品表面微觀形貌。具體應(yīng)用有：

AFM可以用于晶體生長(zhǎng)機(jī)理研究，觀察原子級(jí)晶體生長(zhǎng)界面過(guò)程；

AFM可以用于金屬和半導(dǎo)體直接的表面形貌、表面重構(gòu)等。

共聚焦顯微鏡

凱視邁（KathMatic）是國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品牌，推出的KC系列多功能精密測(cè)量顯微鏡，可非接觸、高精度地獲取樣品表面的微觀形貌，生成基于高度的彩色三維點(diǎn)云，全程以數(shù)據(jù)圖形化的方式進(jìn)行顯示、處理、測(cè)量、分析。

KC系列三合一精測(cè)顯微鏡現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的新型材料研究、精密工程技術(shù)等基石研究領(lǐng)域。相比于同類(lèi)產(chǎn)品，其主要特點(diǎn)在于：

1、更寬的成像范圍：可測(cè)量的樣品平面尺寸覆蓋微米級(jí)~米級(jí)，無(wú)需為調(diào)整成像范圍而頻繁更換鏡頭倍率或采用圖像拼接。

2、更快的測(cè)試速度：已從底層優(yōu)化測(cè)試流程，新一代高效測(cè)試僅需兩步?樣品放置與視覺(jué)選區(qū)，KC自動(dòng)完成后續(xù)測(cè)試。

3、更*的分析功能：三維顯示、數(shù)據(jù)優(yōu)化、尺寸測(cè)量、統(tǒng)計(jì)分析、源數(shù)據(jù)導(dǎo)出微觀形貌分析功能迎來(lái)大幅提升。

4、更穩(wěn)定的測(cè)試表現(xiàn)：即便樣品顏色、材質(zhì)、反射率、表面斜率及環(huán)境溫度存在明顯差異，也可保證重復(fù)測(cè)試的穩(wěn)定性。

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