半导体元器

半导体晶圆拉曼光谱测试系统R1——应力、组分、载流子浓度 面向半导体晶圆检测的拉曼光谱测试系统主要功能：&bull 光穿过介质时被原子和分子散射的光发生频率变化，该现象称为拉曼散射。&bull 拉曼光谱的强度、频移、线宽、特征峰数目以及退偏度与分子的振动能态、转动能态、对称性等紧密相关&bull 广泛地应用于半导体材料的质量监控、失效分析。仪器架构：性能参数： 拉曼激发和收集模块激光波长532 nm激光功率100 mW自动对焦&bull 在全扫描范围自动聚焦和实时表面跟踪&bull 对焦精度0.2微米显微镜&bull 用于样品定位和成像&bull 100x，半复消色差物镜&bull 空间分辨率2微米拉曼频移范围80-9000 cm-1样品移动和扫描平台平移台&bull 扫描范围大于300x300mm。&bull 最小分辨率1微米。样品台&bull 8寸吸气台（12寸可定制）&bull 可兼容2、4、6、8寸晶圆片光谱仪和探测器光谱仪&bull 320 mm焦长单色仪，接面阵探测器。&bull 分辨率2.0 cm-1。软件控制软件&bull 可选择区域或指定点位自动进行逐点光谱采集Mapping数据分析软件&bull 可对光谱峰位、峰高和半高宽等进行拟合。&bull 可自动拟合并计算应力、晶化率、载流子浓度等信息，样品数据库可定制。&bull 将拟合结果以二维图像方式显示。 晶圆Mapping软件界面数据分析软件界面应力检测—GaN晶圆片利用拉曼光谱568 cm-1位置的特征峰位移动，可以检测GaN晶圆表面应力分布。类似方法还可应用于表征Si/SiC/GaAs等多种半导体。载流子浓度检测——SiC晶圆片组分检测——结晶硅薄膜晶化率测试结晶率指晶态硅与晶界占非晶态、晶态、晶界总和的质量百分比或体积百分比，是评价结晶硅薄膜晶化效果的一项重要指标。晶化率𝛸 𝛸 𝑐 𝑐 可通过拟合拉曼光谱分峰后定量计算。多层复杂晶圆质量检测——AlGaN/GaNHEMT&bull 氮化镓高电子迁移率晶体管则凭借其良好的高频特性在移动电话、卫星电视和雷达中应用广泛。&bull 晶圆片包含Si/AlGaN/GaN多层薄膜结构。&bull 拉曼光谱可给出多层结构的指纹峰，并对其应力、组分、载流子浓度等进行分析。AlGaN/GaN晶圆，直径6英寸面向半导体晶圆检测的拉曼光谱测试系统仪器订购样品委托测试

全晶圆半导体参数非接触测试解决方案Full-wafer Noncontac Measuring Solutions forSemiconductor Parameters基于我公司自主研发的激光自动聚焦、自动化显微成像、宽场荧光成像、共焦光致发光光谱和共焦拉曼光谱等核心测试技术和模组，联合白光干涉等其它 3D 测量技术，根据客户的需求灵活组合相应的技术搭配，为客户开发定制化的半导体参数测试解决方案，获得从粗糙度、图形尺寸和膜厚等几何参数，到位错、层错等缺陷，再到发光波长、寿命、载流子浓度、组分和应力等物理参数的综合测量，实现无需任何前处理的全晶圆无损自动化检测。

面向半导体晶圆检测的光谱测试系统 荧光测试荧光光谱的峰值波长、光谱半宽、积分光强、峰强度、荧光寿命与电子/空穴多种形式的辐射复合相关，杂质或缺陷浓度、组分等密切相关膜厚&反射率&翘曲度通过白光干涉技术测量外延片的薄膜厚度（Thickness）、反射率(PR)以及晶片翘曲度荧光光谱系统特点面向半导体晶圆检测的光谱测试系统光路结构示意图自动扫描台：兼容2寸、4寸、8寸晶圆可升级紫外测量模块、翘曲度测量模块侧面收集模组：用于AlGaN样品（发光波段200-380 nm），因为AlGaN轻重空穴带反转使其荧光发光角度为侧面出光，因此需要特殊设计的侧面收光模块。翘曲度测量模块翘曲度测量模块集成在显微镜模组中，利用晶圆表面反射回的375nm激光，利用离焦量补偿实现表面高度的测量，对晶圆片的高度扫描后获得晶圆形貌，从而计算翘曲度的数值。该模块不仅可以测量晶圆的形貌和翘曲度，同时还可以起到激光自动对焦的作用，使得晶圆片大范围移动时，用于激发荧光的激光光斑在晶圆表面始终保持最佳的聚焦状态，从而极大的提供荧光收集的效率和分辨率。物镜5xNA=0.2820xNA=0.40100xNA=0.8离焦量z分辨率 1 μm 0.5 μm 0.06 μm激光光斑尺寸（焦点处）~2 μm~2 μm~1 μm测量时间（刷新频率） 20 ms(50 Hz），可调节最高100 Hz紫外测量模块紫外测量模块的功能主要由集成在显微镜模组中的5x紫外物镜和侧面收集模块实现。可选择213nm或266nm的激光进行激发，聚焦光斑约10微米，可选择通过该物镜收集正面发射的荧光，通过单色仪入口1进行收集和测量。针对AlGaN的发光波段（200-380nm），尤其是Al组分较大（70%）的AlGaN由于轻重空穴带反转，其荧光发光角度为侧面出光，因此设置侧面收集模组，将侧面发出的荧光通过一个单独倾斜60度角的物镜收集后，通过光纤传入单色仪入口2进行收集和测量。可通过翘曲度模块对晶圆片形貌进行测量后，再进行紫外荧光测量时，根据记录的形貌高度，Z轴移动实现晶圆片高度方向的离焦量补偿，使得晶圆片大范围移动时，激光光斑在晶圆表面始终保持最佳的聚焦状态，从而极大的提供荧光收集的效率和分辨率。软件界面晶圆Mapping软件界面数据分析软件界面应用案例6英寸AlGaN晶圆测试随着AlGaN中Al所占比例的增加，可看到发光峰位出现了蓝移，当Al的含量占到70%的时候，峰位已经蓝移至238nm。对AlGaN晶圆进行Al组分比例面扫描，可以看到晶圆中Al的组分分布情况。MicroLED微区PL荧光光谱MappingMicroLED微盘，直径40微米。图（A）：荧光PL Mapping图像，成像区域45×45微米；图（B）：图（A）所示红线，m0-m11点，典型荧光光谱。MicroLED微盘的荧光强度3D成像 2英寸绿光InGaN晶圆荧光光谱测试从InGaN的峰强分布来看，在晶圆上峰强分布非常不均匀，最强发光大约位于P2点附近，而有些位置几乎不发光。发光峰位在500-530nm之间，分布也很不均匀。波长在510nm（P2位置）发光最强。波长越靠近530nm（P1位置），发光越弱。2英寸绿光InGaN晶圆荧光寿命测试从以上荧光寿命成像得到，绿光InGaN荧光寿命在4ns-12ns之间。沿着P1-P3白线，荧光寿命减小。从晶圆上分布看，荧光寿命与荧光强度成像的趋势大致相符，而且峰位有明显关联。即沿着峰位蓝移方向（蓝移至500nm），荧光发光强度增强而且寿命增加，说明辐射复合占据主要比例。而沿着峰位红移的方向（蓝移至530nm），发光强度减弱，同时寿命减小，说明非辐射复合占据主要比例。 面向半导体晶圆检测的光谱测试系统性能参数：荧光激发和收集模块激光波长213/266/375 nm激光功率213nm激光器，峰值功率＞2.5kw@1KHZ，266nm激光器，输出功率2-12mw可调自动对焦&bull 在全扫描范围自动聚焦和实时表面跟踪&bull 对焦精度0.2微米 显微镜&bull 用于样品定位和成像&bull 近紫外物镜，100X/20X，用于375nm激光器,波长范围355-700 nm&bull 紫外物镜, 5X,用于213 nm/266nm的紫外激发, 200-700 nm 样品移动和扫描平台平移台&bull 扫描范围大于300x300mm。&bull 最小分辨率1微米。 样品台&bull 8寸吸气台（12寸可定制）&bull 可兼容2、4、6、8寸晶圆片 光谱仪探测器 光谱仪&bull 320 mm焦长单色仪，可接面阵探测器。&bull 光谱分辨率：优于0.2nm@1200g/mm 可升级模块翘曲度测量模块重复测量外延片统计结果的翘曲度偏差±5um紫外测量模块5X紫外物镜，波长范围200-700 nm。应用于213 nm、266nm的紫外激发和侧面收集实现AlGaN紫外荧光的测量膜厚测试模块重复测量外延片Mapping统计结果的膜厚偏差±0.1um荧光寿命测试模块荧光寿命测试精度8 ps，测试范围50 ps-1 ms软件控制软件可选择区域或指定点位自动进行逐点光谱采集Mapping数据分析软件&bull 可对光谱峰位、峰高、半高宽等进行拟合。&bull 可计算荧光寿命、薄膜厚度、翘曲度等。&bull 将拟合结果以二维图像方式显示。 面向半导体晶圆检测的光谱测试系统仪器订购样品委托测试