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苏州惟光探真科技有限公司
半导体光学检测系统
RL900-AlGaN AlGaN材料与晶圆专用光谱测试系统

AlGaN是一种由铝(Al)、镓(Ga)和氮(N)组成的三元化合物半导体材料,通过调节AlN和GaN的组分比例,可以实现对材料带隙宽度、晶格常数、折射率等关键参数的调控,是制造紫外LED、激光器以及高频高功率电子器件的理想材料。

AlGaN材料与晶圆专用光谱测试系统能够快速无损、非接触式地在整个AlGaN材料或晶圆尺度上提供关于组分、应力、晶体质量和发光效率等多维度的关键信息,从而成为推动高质量AlGaN材料外延生长、工艺优化和产业化不可或缺的强大工具。

产品咨询
主要性能特点
  • 插槽式光路设计,可扩展升级TRPL、FLIM等;
  • 非接触、无损伤分析;
  • 高速共点位扫描;
  • 高精度、全自动晶圆级Mapping;
  • 自动聚焦与翘曲补偿;
  • 多维度表征,提供全面解析。


光路示意图
(三)设备主要特色:革命性的插槽式并联光路设计
  • 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。


系统整体指标

物料名称

主要技术规格

AlGaN材料与晶圆专用拉曼与荧光测试系统(型号:RL900-AlGaN)

显微模块

手动物镜转台,物镜切换切换后视野中心位置不变。4x近紫外物镜,100x拉曼用物镜。配紫外相机,可获得激光光斑和样品表面的显微图像;可在荧光收集模式和成像模式之间切换,通过激光功率计对激光功率进行测量和校准;
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。


213nm激发和荧光信号收集模组

脉冲激光器,激光器平均功率>2.5mW,脉宽1ns。通过物镜收集荧光信号,最后荧光聚焦到光谱仪入口,内置衰减片调整进入光谱仪的荧光信号强度。


532nm激发和拉曼信号收集模组

连续激光器,激光器出口功率>50mW。拉曼收集范围80-4000cm-1,高倍物镜收集拉曼信号,通过共聚焦光路将拉曼信号聚焦到光谱仪入口,内置旋转衰减片来连续调整激光功率。


光谱仪

波长范围200-1100nm,光谱分辨率优于0.2nm,高灵敏度TE深制冷光谱探测器


位移台

XY移动范围200mm,最小步长1um,Z移动范围>10 mm,配合翘曲度模块实现自动对焦。样品盘可放置最大12寸的晶圆样品,兼容8寸、6寸、4寸和2寸样品。


荧光寿命及Mapping测试(可选)

光谱范围200-900nm,荧光寿命测量范围100ps-10us,光子计数器计数率100Mcps,通道数65535。


软件

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。
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。


系统测试数据案例分享
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。
控制软件界面:
强大的光谱图像数据处理软件VisualSpectra

显示: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
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。

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