TEM（透射电子显微镜）/STEM（扫描透射电子显微镜）

原创 芯片失效分析 半导体工程师 2024年09月07日 10:03 北京

TEM和STEM通常都使用比SEM高的加速电压（用于LSI分析的为100~300kV），电子束透过薄样品（100nm左右）的TEM，在透过样品后得到图像。在STEM中，用缩小的电子束进行扫描，检测透射电子或散射电子得到图像。

参照图2.49（a）说明TEM机制的概念。在图2.49中，为简单起见，省略关于电子光学透镜的描述。如图2.49所示，照射在样品上的电子束穿过样品，在检测系统中得到用电子束照射的样品部分的放大投影图像。图2.49（b）显示了TEM图像的示例，不仅是形状，还有衍射对比度（来自电子衍射的对比度）。与观察相同区域的图2.50（b）的STEM图像相比，可以清楚地看出差异。有关获取此TEM图像的背景等详细信息，请参阅

参考文献[1] 的3.4节。

(a)STEM机制的概念图(b)STEM图像的示例

图2.50STEM机制的概念图和STEM图像的示例

接下来将参考图2.50（a）来解释STEM的工作概念。同样为了简单起见，省略关于该部分透镜的描述。STEM的光束比TEM更窄。通过扫描光束获得图像。由透射电子产牛的图像被称为明场图像.而由散射电子产生的图像被称为暗场图像。虽然也有普通的TEM带有STEM模式的，但是最近使用的通常是STEM专用装置。暗场STEM的示例如图2.50（b）所示。从对比度中不仅可以看到形状，也可以看到元素的差异。

在此示例中，明亮区域含Ti较多，黑暗区域含Si较多。与TEM图像不同，没有观察到衍射对比度。与图2.49（b）中的TEM图像相比，可以清楚地看出其差异。获取此STEM图像的背景等详细信息可在参考文献[1]的3.4节中找到。

摘自：图解入门半导体器件缺陷与失效分析技术精讲

作者:上田修 山本秀和;机械工业出版社

日 可靠性技术丛书编辑委员会 主编

二川清 编著

上田修 山本秀和 著

李哲洋 于乐 译

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