Электронно -лучевой зонд (электронно-лучевой зонд) представляет собой специализированную адаптацию стандартного сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), который используется для анализа неисправностей полупроводников . В то время как обычный СЭМ может работать в диапазоне напряжений 10–30 кэВ, электронно-лучевой зонд обычно работает при 1 кэВ. Электронно-лучевой зонд способен измерять формы сигналов напряжения и синхронизации на внутренних структурах сигналов полупроводников. Формы сигналов могут быть измерены на металлических линиях, поликремниевых и диффузионных структурах, которые имеют электрически активный изменяющийся сигнал. Работа зонда аналогична работе стробоскопического осциллографа . К тестируемому устройству (DUT) необходимо применять непрерывно зацикленную, повторяющуюся тестовую схему. Электронно-лучевые зонды используются в основном для анализа полупроводников с лицевой стороны. С появлением технологии перевернутого кристалла многие электронно-лучевые зонды были заменены приборами для анализа с обратной стороны.
Электронно-лучевой зонд генерирует изображение SEM путем растрового сканирования сфокусированного электронного луча по выбранной области поверхности полупроводника. Высокоэнергетические электроны в первичном пучке ударяются о поверхность кремния, создавая ряд низкоэнергетических вторичных электронов. Вторичные электроны направляются обратно через колонну SEM к детектору. Различное количество вторичных электронов, достигающих детектора, интерпретируется для создания изображения SEM.
В режиме получения формы сигнала первичный электронный луч фокусируется на одной точке на поверхности устройства. По мере того, как DUT проходит через свой тестовый шаблон, сигнал в точке зондирования изменяется. Изменения сигнала вызывают соответствующее изменение локального электрического поля, окружающего точку зондирования. Это влияет на количество вторичных электронов, которые покидают поверхность устройства и достигают детектора. Поскольку электроны заряжены отрицательно, проводник с потенциалом +5 вольт препятствует выходу электронов, в то время как потенциал 0 вольт позволяет большему количеству электронов достичь детектора. Отслеживая эти изменения потенциала, можно получить форму сигнала напряжения и времени для сигнала в точке зондирования.