SPM900半導體晶圓缺陷與少子壽命測試系統

PL測試是一種無損的測試方法，可以快速、便捷地表征半導體材料的缺陷、雜質以及材料的發(fā)光性能。其主要功能包括：1）組分測定；對三元或四元系合金，如InGaN等，通過PL 峰位確定半導體材料的禁帶寬度，進而確定材料組分X；2）雜質識別；通過光譜中的特征譜線位置，可以識別材料中的雜質元素；3）雜質濃度測定；4）半導體材料的少數載流子壽命測量；5）位錯等缺陷的相關作用研究。

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基本原理：
光致發(fā)光大致經過光吸收、能量傳遞及光發(fā)射三個主要階段，光的吸收及發(fā)射都發(fā)生于能級之間的躍遷，都經過激發(fā)態(tài)。而能量傳遞則是由于激發(fā)態(tài)的運動。光吸收：樣品受到紫外或可見光的照射，導致材料中的電子躍遷到高能態(tài)，在價帶留下空穴，電子和空穴各自在導帶和價帶中占據*低激發(fā)態(tài)，即導帶底和價帶頂，成為準平衡態(tài)，也是一種暫態(tài)，不穩(wěn)定狀態(tài)，能量傳遞：準平衡態(tài)下的電子和空穴復合發(fā)光，產生特定波長的光子，激發(fā)的電子在一段時間后返回到低能態(tài)。光發(fā)射：在電子返回低能態(tài)的過程中，釋放出能量，以光子的形式發(fā)射出來。電子躍遷到不同的低能級，就會發(fā)出不同的光子，但是發(fā)出的光子能量肯定不會比吸收的能量大。這發(fā)射的光子具有不同的波長，可用于研究材料的性質。通過探測光的強度或能量分布得到曲線，形成光致發(fā)光譜(PHOTOLU-MINESCENCE SPECTROSCOPY，簡稱PL譜)。

主要應用與功能

組分測定

通過測量光致發(fā)光峰位來確定半導體材料的禁帶寬度，從而推斷材料的組成。例如，MAPBIBR:-X 的帶隙隨X值而變化，因為發(fā)光的峰值波長取決于禁帶寬度且禁帶寬度和X值有關，因此通過發(fā)光峰峰值波長可以測定組分百分比X值。

雜質識別

通過測量材料的光致發(fā)光光譜，標定特征譜線的位置，可以識別材料中的雜質元素，以及對雜質濃度進行測定。

位錯缺陷研究

光致發(fā)光可以提供有關材料的結構、成分及環(huán)境原子排列的信息，是一種非破壞性的、靈敏度高的分析方法。光致發(fā)光光譜可以用來研究晶體缺陷，例如離子空位和取代，這對于鈣鈦礦這樣的材料尤其重要。過多的缺陷會導致電子與空穴進行非輻射復合并以熱能的形式耗散，降低材料的光致發(fā)光性能以及光伏性能。

載流子壽命研究

可以通過強度相關的光致發(fā)光壽命測量,確定載流子擴散的影響以及其對總體壽命的影響。

實測數據
晶圓級半導體光致發(fā)光譜測試系統（穩(wěn)態(tài) / 時間分辨）

Wafer-scale Semiconductor Photoluminescence (PL)

Mapping System (Steady-state / Time-resolved)

針對光電半導體晶圓的發(fā)光特性檢測需求，以共聚焦方式在晶圓表面逐點采集光致發(fā)光光譜并成像。

· 整晶圓上的熒光強度、波長、壽命等發(fā)光參數的一致性評估

· 雜質、缺陷、組分等對復合機制的影響

產品特性和核心技術:

· 激光自動聚焦

· 自主研制的激光輔助離焦量傳感器:

可在光致發(fā)光譜測量的同時工作，能夠在全晶圓的范圍內掃描時實現實時地自動聚焦和表面跟蹤。

· 提供紫外到可見多個不同波長的激光激發(fā)，可按用戶需求選配。

· 可選配正方向和側方向雙路熒光接收光路。

· 應對AlGaN等深紫外半導體選擇定則造成的側面出光情形。

· 全自動操作。

· 提自動化的控制軟件和數據處理軟件，全軟件操作。

性能參數：

熒光激發(fā)和收集模塊	激發(fā)波長	213/266/375/405 nm
	自動對焦	在全掃描范圍自動聚焦和實時表面跟蹤。對焦精度<0.2 um。
	顯微鏡	可見光物鏡，100 × / 50 × / 20 ×，用于405 nm激發(fā)光。近紫外物鏡，100 × / 20 ×，用于375 nm激發(fā)光。紫外物鏡，5 ×，用于213 nm / 266 nm的紫外激發(fā)光。
樣品移動和掃描平臺	平移臺	掃描范圍大于300 × 300 mm²。 *小分辨率1 m。
樣品移動和掃描平臺	樣品臺	8吋吸氣臺（12吋可定制）可兼容2、4、6、8吋晶圓片
光譜儀和探測器	光譜儀	焦長320 mm單色儀，可接面陣探測器。光譜分辨率：優(yōu)于0.2 nm @ 1200 g/mm
	熒光壽命測試模塊	熒光壽命測試精度 8 ps，測試范圍50 ps ~ 1 ms
軟件	控制軟件	可選擇區(qū)域或指定點位自動進行逐點光譜采集
軟件	Mapping數據分析軟件	可對光譜峰位、峰高、半高寬等進行擬合。可計算熒光壽命、薄膜厚度、翹曲度等。將擬合結果以二維圖像方式顯示。