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主要性能特点：

插槽式光路设计，可扩展多个波长激光；
可整晶圆扫描，最大可覆盖12寸晶圆；
具有3D层析功能，可对不同深度的膜层进行分析；
可在光谱模式和成像模式之间自动切换；
具有自动对焦功能，保证实时聚焦；
可扩展升级多种功能，如PL Mapping、LIBS、光电流等；
集成翘曲度测量和膜厚测量功能；
模块化控制软件，智能化数据处理软件。

光路示意图

设备主要特色：革命性的插槽式并联光路设计

图 3 插槽式并联光路设计实物图

强大的光路稳定性：
取消了传统意义上的显微镜周边冗余，更加贴合光路稳定性要求比较高的未来应用场景
无限拓展的可能性：
显微镜光路，荧光，Raman，振镜扫描光电流光路，不同波长的荧光与Raman测试，依次并联，无限拓展
定量测试的高准确度：
激光功率校准集成在显微镜模组中，通过测量激光采样镜获取的少量激光光强，可作为激光功率的实时校准和参考，并通过集成在荧光和拉曼模组中的连续衰减片调节光强。
更多的功能实现：
荧光光强对于激发功率密度非常敏感，要准确的比较不同样品的荧光光强，需要应用翘曲度模组通过自动对焦，固定激发光斑的大小，同时通过激光功率校准来固定激发光强，最终保证了显微共聚焦荧光光强的稳定性和可比较性。

设备技术规格

设备名称

主要技术规格

晶圆级半导体载流子浓度与应力测试系统
（型号：SR900）

显微成像模组

手动物镜转台，物镜切换切换后视野中心位置不变，5x/10x/20x/50x/100x物镜可选。
显微成像光路：高分辨率成像相机可获得激光光斑和样品表面的显微图像；可在光谱收集模式和成像模式（对样品表面进行聚焦和寻区）之间切换。
翘曲度测量（可选）：通过z轴运动补偿晶圆的翘曲度，起到激光自动对焦作用，实现表面自动跟踪。
膜厚测量（可选）：膜厚偏差 < ±0.1um
激光功率校准和测量（可选）：集成激光功率计对激光功率进行测量和校准，保证每次测量时的激光激发功率不变化。

532nm激发和拉曼共聚焦收集模组

532nm连续激光器，激光器出口功率>50 mW，内置旋转衰减片来连续调整光功率，拉曼滤光片，拉曼收集范围80-4000波数。

光谱仪

光谱范围200-1100nm，光谱分辨率优于2cm-1

高精度电动位移台

XY移动最小步长 < 0.5um,重复定位精度±1um,Z移动配合翘曲度模块实现自动对焦。

可扩展功能模块

375nm/405nm激发TRPL及PL Mapping
785nm激发Raman及Raman Mapping
532nm激发光电流测试

软件

翘曲度测量和膜厚测量；
拉曼Mapping数据处理：处理拉曼的Mapping数据，获得获得测试样片的峰值波长、主波长、半高宽、峰值强度、积分光强的分布，进一步获得应力的定量分布和数据。
晶圆定位：通过载入晶圆版图，可在显微镜下，对标志位进行标记，从而对晶圆进行定位，从而方便地选取扫描位置。
DIE扫描：可根据版图指定扫描不同位置的DIE，通过DIE坐标位置定位，对DIE内进行指定间隔和点数的多点阵列扫描。
可扩展升级：
晶圆荧光Mapping测试
晶圆荧光寿命测试
荧光Mapping数据处理：处理荧光的Mapping图像，获得测试样片的峰值波长、主波长、半高宽、峰值强度、积分光强的分布。
……

实测数据

SiC晶圆残余应力测试

残余应力—样品自然翘曲，未吸片

加外力下的应力—样品被真空吸附在样品盘后

GaN衬底应力分布

SiC外延层载流子浓度测试

AlGaN/GaN晶圆多层薄膜综合测试

不同Al组分的AlGaN拉曼光谱测试结果

智能化软件平台和模块化设计

统一的软件平台和模块化设计；
良好的适配不同的硬件设备：平移台、显微成像装置、光谱采集设备、自动聚焦装置等；
成熟的功能化模块：晶圆定位、光谱采集、扫描成像Mapping、3D层析，Raman Mapping，FLIM，PL Mapping，光电流Mapping等；
智能化的数据处理模组：与数据拟合、机器学习、人工智能等结合的在线或离线数据处理模组，将光谱解析为成分、元素的分布等，为客户提供直观的结果。可根据客户需求定制光谱数据解析的流程和模组；
可根据客户需求进行定制化的界面设计和定制化的RECIPE流程设计，实现复杂的采集和数据处理功能。

显微光谱成像控制软件界面：

强大的光谱图像数据处理软件VisualSpectra

针对光谱Mapping数据的处理，一次性操作，可对整个图像数据中的每一条光谱按照设定进行批处理，获得对应的谱峰、寿命、成分等信息，并以伪彩色或3D图进行显示。

数据处理软件界面：

3D显示：

基础处理功能：去本底、曲线平滑、去杂线、去除接谱台阶、光谱单位转化
进阶功能：光谱归一化、选区获取积分、最大、最小、最大/最小值位置等
谱峰拟合：采用多种峰形（高斯、洛伦兹、高斯洛伦兹等）对光谱进行多峰拟合，获取峰强、峰宽、峰位、背景等信息。
高级功能：
应力拟合：针对Si、GaN、SiC等多种材料，从拉曼光谱中解析材料的应力变化，直接获得应力定量数值，并可根据校正数据进行校正。
载流子浓度拟合
晶化率拟合
荧光寿命拟合：自主开发的一套时间相关单光子计数（TCSPC）荧光寿命的拟合算法，主要特色有，1）从上升沿拟合光谱响应函数（IRF），无需实验获取。2）区别于简单的指数拟合，通过光谱响应函数卷积算法获得每个组分的荧光寿命，光子数比例，计算评价函数和残差，可扣除积分和响应系统时间不确定度的影响，获得更加稳定可靠的寿命数值。3）最多包含4个时间组分进行拟合。

主成分分析和聚类分析

主成分聚类处理和分析：

在半导体材料应力检测中的应用

单晶硅和多晶硅的应力检测
单晶硅和多晶硅在拉曼光谱中的特征峰位于约520 cm⁻¹处，对应于硅的晶格振动模式。当材料内部存在应力时，晶格常数发生变化，导致拉曼谱峰发生位移：
张应力（拉应力）：使晶格常数增大，拉曼谱峰向低波数方向移动。
压应力：使晶格常数减小，拉曼谱峰向高波数方向移动。
通过测量拉曼谱峰的位移量，可以定量评估材料中的应力大小。例如，在多晶硅薄膜中，拉曼谱峰的频移与残余应力之间存在线性关系，可用于计算应力值。
拉曼光谱与应变硅材料
拉曼光谱可用于表征应变硅材料的应力状态。应变的存在会导致拉曼谱峰发生位移，且位移方向和幅度与应变类型和大小相关。通过分析拉曼谱峰的变化，可以评估应变硅材料中的应力分布和应变程度，为器件设计和工艺优化提供参考。
在多种半导体检测中的拓展应用
拉曼光谱作为一种非破坏性、高灵敏度的分析技术，已在半导体领域得到广泛应用，除应力检测外，还包括以下方面：
纯度检测：拉曼光谱可用于评估半导体材料的纯度，检测杂质和污染物的存在，从而确保材料质量。
合金成分分析：在III-V族半导体合金中，拉曼光谱可用于确定组分比例，分析材料的化学组成。
结晶度评估：通过分析拉曼谱峰的形状和宽度，可以评估材料的结晶度，判断其晶体质量。
缺陷检测：拉曼光谱对晶格缺陷敏感，可用于检测材料中的缺陷和位错，评估其对器件性能的影响。

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