中国粉体网讯 同金属材料相比，先进陶瓷材料具备突出的物理化学性能，从而在半导体领域中无论是作为集成电路基板还是半导体设备精密陶瓷部件，亦或是作为高频器件的芯片材料，均有着极为重要的应用。
陶瓷材料在半导体的地位如此重要，相应的，一旦其出现质量问便无法保证设备或器件的正常工作，这对生产成本较高的半导体产业来说是十分致命的，故保证其质量的可靠性便十分关键。陶瓷的生产过程中存在着制作工艺多样、制作步骤繁复等因素的影响，不可避免地在材料内部会存留缺陷，这对材料质量的稳定性以及使用的可靠性都造成了不可忽视的影响。所以，除了保证正确的工艺路线外，对原材料及成品进行检测也十分必要。
扫描电子显微镜工作原理
在众多检测分析设备中，扫描电子显微镜不但可用于观察固体表面的形貌，还能与X射线衍射仪或电子能谱仪相结合，构成电子微探针，用于物质成分分析，在陶瓷检测分析方面受到重视。其利用电子枪采用真空加热钨灯丝，发生热电子束，在0.5～30kV的加速电压下，经过电磁透镜所组成的电子光学系统，电子束会聚极细电子束，并在样品表面聚焦。末级透镜上边装有扫描线圈，在它的作用下，电子束打到样品上一点时，在荧光屏上就有一亮点与之对应，其亮度与激发后的电子能量成正比，扫描电子显微镜是采用逐点成像的图像分解法进行的，光点成像的顺序是从左上方开始到右下方，直到最后一行右下方的像元扫描完毕就算完成一幅图像。
图片来源：蔡司
扫描电子显微镜为陶瓷材料检测分析提供便利
在显微结构的分析方面，原始材料及其制品的显微形貌、孔隙大小、晶界和团聚程度等将决定其最后的性能。扫描电子显微镜在其微观结构分析研究方面同样显示出极大的优势。
主要表现为：
(1)力学加载下的微观动态(裂纹扩展)研究；
(2)加热条件下的晶体合成、气化、聚合反应等研究；
(3)晶体生长机理、生长台阶、缺陷与位错的研究；
(4)成分的非均匀性、壳芯结构、包裹结构的研究；
(5)晶粒相成分在化学环境下差异性的研究等。
纳米钛酸钡陶瓷的扫描电镜照片
在纳米尺寸的研究方面，目前纳米材料的应用非常广泛，比如通常陶瓷材料具有高硬度、耐磨、抗腐蚀等优点，纳米陶瓷在一定的程度上也可增加韧性、改善脆性等。纳米材料的一切独特性主要源于它的纳米尺寸，因此必须首先确切地知道其尺寸。高分辨率的扫描电子显微镜在纳米级别材料的形貌观察和尺寸检测方面因具有简便、可操作性强的优势被大量采用。
在断口分析方面，扫描电子显微镜的重要特点是景深大，图像富立体感，具有三维形态，能够提供比其他分析手段多得多的信息。扫描电子显微镜所显示的断口形貌从深层次、高景深的角度呈现材料断裂的本质。在材料断裂原因的分析、事故原因的分析以及工艺合理性的判定等方面是一个强有力的手段。
扫描电子显微镜与其他设备的组合以实现多种分析功能
在实际分析工作中，往往在获得形貌放大像后，希望能在同一台仪器上进行原位化学成分或晶体结构分析，提供包括形貌、成分、晶体结构或位向在内的丰富资料，以便能够更全面、客观地进行判断分析。为了适应不同分析目的的要求，在扫描电子显微镜上相继安装了许多附件，实现了一机多用，成为一种快速、直观、综合性分析仪器。把扫描电子显微镜应用范围扩大到各种显微或微区分析方面，充分显示了扫描电镜的多种性能及广泛的应用前景。
关联显微检测仪器，来源：蔡司
蔡司（zeiss）是一家在光学和光电子领域内全球领先的科技集团，致力于开发、生产和销售用于工业测量和质量保证的高度创新解决方案，为生命科学和材料研究提供显微镜解决方案。zeiss显微镜在纳米尺度上将微小的结构可视化，同时高效的计量系统保证了工业的生产力和质量。到目前为止，来自世界各地的研究人员使用蔡司的光学、电子/离子和X射线显微镜，可以看到甚至是相当小的结构以及过程。
中国粉体网将在山东济南举办第一届半导体行业用陶瓷材料技术研讨会，来自蔡司公司的资深应用工程师邱婷婷将带来题为《ZEISS显微镜在半导体陶瓷材料中的应用》的报告。届时，报告人将在“如何表征并统计分析陶瓷原粉的形貌以及大小”、“如何使用扫描电子显微镜以及光学显微镜多渠道分析氮化镓等三代半导体材料的缺陷”以及“结合Zeiss特色的显微镜关联技术，对材料或器件的失效点进行精准定位分析”等方面进行详细报告。
报告人简介
邱婷婷，蔡司RMS部门的资深应用工程师，2017年获得南京航空航天大学硕士学位，2019年加入卡尔蔡司（上海）管理有限公司，在场发射电镜，聚焦离子束显微镜方面拥有丰富经验。拥有超过7年的电镜领域从业经验，精通材料科学、半导体等不同领域的应用。曾为国内超过100多大学、科研机构、企业提供显微镜分析解决方案、技术演示和设备技术支持的工作。
参考来源：
[1]邓湘云等.扫描电子显微镜在新型陶瓷材料显微分析中的应用
[2]王蕾等.扫描电子显微镜在无机材料分析中的应用
（中国粉体网编辑整理/山川）
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