半導體器件的性能和穩定性很大程度上受表面的微觀狀態影響，在切割、研磨、拋光以及各種化學試劑處理等工序下，器件表面的結構會產生很大變化，所以幾乎每一個半導體工藝之后都需要專用的檢測設備觀察或測量半導體器件的微觀形貌。半導體工藝中對掃描電子顯微鏡的需求主要有兩大方向：一是發揮其放大功能，對IC器件的正面結構進行實時檢測；二是利用其剖面分析功能，并與樣品制備技術有機結合，系統地分析IC工藝及器件的剖面復合結構，為生產及研發提供其他測試分析儀器所無法提供的直接測量。掃描電子顯微鏡（SEM）主要是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態，即用極細的電子束去掃描樣品，通過探測由入射電子轟擊樣品表面激發出來的電子信號，達到對物質微觀形貌的表征。掃描電子顯微鏡可以觀察到半導體材料的形貌特征，也可以通過觀察材料在循環過程中發生的形變，判斷其對應的循環保持能力。

硅片表面污染常常是影響微電子器件生產質量的嚴重問題。掃描電鏡可以檢查和鑒定污染的種類、來源，以幫助進行污染溯源，如果配備 X 射線能譜儀，在觀察形態的同時，可以分析污染物的主要元素成分。同時，使用掃描電鏡還可以檢查硅片表面殘留的涂層或均勻薄膜，也能顯示其異質結構。

掃描電鏡可以對器件的尺寸和一些重要的物理參數進行分析，如結深、耗盡層寬度，少子壽命、擴散長度等，對器件的設計、工藝進行修改和調整。掃描電鏡二次電子像可以分析器件的表面形貌，結合縱向剖面解剖和腐蝕，可以確定 PN 結的位置和深度。利用掃描電鏡束感生電流工作模式，可以得到器件結深、耗盡層寬度、MOS 管溝道長度，還能測量擴散長度、少子壽命等物理參數。

半導體器件失效分析就是通過對失效器件進行各種測試和物理、化學、金相試驗，確定器件失效模式，分析造成器件失效的物理和化學過程 ，尋找器件失效原因。大部分器件的失效與金屬化有關，如臺階斷鋁、鋁腐蝕、金屬膜劃傷等。掃描電鏡是失效分析和可靠性研究中最重要的分析儀器，可觀察研究金屬化層的機械損傷、金屬化裂縫和化學腐蝕等問題。

掃描電鏡在半導體行業有著廣泛應用，作為大規模集成電路前道檢測設備，它是提高產線良率、降低生產成本的重要保障。中科科儀多年來一直致力于掃描電子顯微鏡產品的研制開發和技術升級，于1975年成功研制我國第一臺掃描電鏡，2014年成功研制我國第一臺場發射槍掃描電鏡，目前分辨率優于1nm，達到國際先進水平。