[科普中国]-电子束检测

电子束检测（Electrons Beam inspection，简称E-beam inspection、EBI），用于半导体元件的缺陷(defects)检验，以电性缺陷(Electrical defects)为主，形状缺陷(Physical defects)次之。

简介电子束检测以聚焦电子束作为检测源，灵敏度最高，但是检测速度最慢，价格最高。
采用电子束检测时，入射电子束激发出二次电子，然后通过对二次电子的收集和分析捕捉到光学检查设备无法检测到的缺陷。例如，当contact或via等HAR结构未充分刻蚀时，由于缺陷在结构底部，因此很难用暗场或明场检测设备检测到，但是因为该缺陷会影响入射电子的传输，所以会形成电压反差影像，从而检测到由于HAR结构异常而影响到电性能的各种缺陷。此外，由于检测源为电子束，检测结果不受某些表面物理性质例如颜色异常、厚度变化或前层缺陷的影响，因此电子束检查技术还可用于检测很小的表面缺陷例如栅极刻蚀残留物等。
随着半导体器件的不断微缩，电子束检测技术的发展非常迅速，将电子束检测用于生产过程控制的呼声也越来越高，但是电子束检测的问题是速度太慢，因此其关键是如何尽快提高检测速度。
半导体技术的发展要求新一代缺陷检测技术能够满足检测速度、检测灵敏度和成本等要求。为了更快更好地解决缺陷问题，我们可以综合使用暗场、明场和电子束检测技术并优化其检测站点比例。1

优势相较于探针式(Probe)电性量测，电子束检测具有两个显著优势，能在制作电子元件的过程中，快速反应制程问题：

(一)即时性。能够线上(in line)检测缺陷状况。

(二)预判性。无须制作电极(electrode pad)即可检出。

进一步说明，元件的良率及电性表现必须在整体元件制程完成后，才能以固定式探针设备量测得其结果，在分秒必争的半导体产业，电子束检测可以提前多道制程，既可知道元件缺陷状况，这是一个显著的时效优势，使得此技术被广泛的应用在电子产业上。2

检测原理其检测方式，是利用电子束扫描待测元件，得到二次电子成像的影像，根据影像的灰阶值高低，以电脑视觉比对辨识，找出图像中的异常点，视为电性缺陷，例如，在正电位模式下，亮点显示待测元件为短路或漏电，暗点则为断路。

其工作原理是利用电子束直射待测元件，大量的电子瞬间累积于元件中，改变了元件的表面电位(surface potentail)，当表面电位大于0 (相对于元件的基板(substrate)电位)，称为正电位模式 (Positive model)，反之，称为负电位模式 (Negative model)。2

本词条内容贡献者为:

何星 - 副教授 - 上海交通大学