芯片的微观结构与质量直接影响其性能与可靠性。传统检测手段难以解析纳米尺度的缺陷与成分，而ZEM台式扫描电子显微镜凭借高分辨率成像、微区分析及三维重构能力，成为芯片制造质量控制的关键工具。其应用主要体现在以下几个方面：
表面形貌与缺陷检测
ZEM台式扫描电子显微镜可直观观测晶圆表面及封装层的纳米级缺陷（如颗粒污染、划痕、氧化层不均）。通过高分辨率成像，可定量分析表面粗糙度、缺陷密度，检测直径<10nm的污染物，确保刻蚀后电路图案的线宽、间距符合设计要求，避免因微观缺陷导致的电路失效。
材料成分与微区分析
结合能谱分析（EDS），ZEM台式扫描电子显微镜可精准检测芯片多层结构中的元素分布与杂质。例如，分析栅极氧化层中的氧空位浓度、金属互连层的电迁移现象（如晶粒粗化、空洞形成），为材料改性提供依据。在封装材料中，可识别焊料合金的相组成，优化焊接工艺。
封装结构可靠性评估
ZEM台式扫描电子显微镜可逐层解析封装体内部结构，观测塑封料与芯片界面的结合情况、引线键合完整性等。通过高温测试后的裂纹检测或原位应力实验，评估封装材料的热稳定性与机械可靠性，指导结构设计优化。
失效分析与故障溯源
ZEM台式扫描电子显微镜是定位芯片失效根源的核心工具。例如，通过分析金属线熔断形貌、栅氧层击穿孔洞，结合EDS识别残留物成分，推断过电应力或静电损伤（ESD）的失效模式。还可检测先天性工艺缺陷（如栅氧化层厚度不足），为工艺改进提供方向。