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半导体与光伏

半导体是当代科技的基石,推动了计算、通信、能源和光电子等领域快速发展。从晶体管到光伏和LED,半导体材料是无数设备的核心。为了满足对性能、效率和可靠性日益增长的需求,在从研发到生产的每个阶段,半导体性能的精确表征至关重要。

共焦拉曼显微镜和光致发光(PL)成像技术是半导体研究的强大工具,能够提供化学结构和电子性质等重要信息。这些分析必将助力半导体研发与企业的质量控制,生产流程优化,并加速新设备上市时间。

拉曼与光致发光联合分析 –两种强大方法合二为一

WITec alpha300 系列配备了最先进的拉曼和 PL 测量功能,可在一台仪器中完成测量,为半导体领域提供先进的解决方案。alpha300 显微镜都能帮助研发人员或制造商全面了解材料,包括材料均匀性和半导体能带分析,进而突破半导体创新中的挑战和困难。


对于全晶圆分析,我们发布了专门的 alpha300 半导体版,该版本针对大面积成像优化,可容纳最大 12 英寸(300 毫米)晶圆。

alpha300 半导体版
全晶圆成像
150 毫米 SiC 晶圆的共聚焦拉曼图像,展示了掺杂浓度分布的非均匀性。

拉曼与PL技术相结合的全面半导体分析

拉曼成像与PL成像可实现关联分析,为研究人员和制造商提供材料性能和器件质量分析的直接证据。

更多信息可以参考我们的应用案例《化合物半导体相关拉曼成像》,了解在晶圆分析中进行相关拉曼-PL测量示例。

Wafer Defects - Raman Image
Wafer Defects - PL image
晶圆拉曼成像(左)和 PL 成像(右)快速准确识别和表征的 4H-SiC 晶圆中的材料缺陷。

半导体应力检测——灵敏度为何至关重要

半导体晶体结构中的微小变化(例如由应力或应变引起的)可能会对其稳定性和电学性能带来极大地影响。WITec alpha300 拉曼显微镜具有卓越的灵敏度,能够准确分辨出微小的拉曼峰位移,精度可达波数的十分之一或百分之一。以氮化镓 (GaN) 为例,我们能够识别出由弗兰克-里德源引起的拉伸应力场(蓝色和绿色区域)。


如需了解更多关于材料应力分析的详情,请参阅我们的应用案例《化合物半导体相关拉曼成像》。

外延生长氮化镓的应力-应变分析
GaN 中由弗兰克-里德源引起的应力场。彩色编码反映了应力敏感的 E₂(高) 拉曼峰位置。

非破坏性拉曼深度成像分析

晶圆的拉曼深度扫描图像
拉曼深度成像清晰分辨4H-SiC 晶圆中不同掺杂浓度分布。

共焦拉曼显微镜可实现半导体材料的无损亚表面结构分析。沿xz平面进行的拉曼深度分析是确定晶圆内掺杂分布的理想方法,同时保持样品完整性。

在此示例中,拉曼深度成像成功分辨了掺杂后的 4H-SiC 晶圆中不同掺杂浓度的层:基板(蓝色)、1 µm 中间缓冲层(绿色)和 9 µm 外延层(红色)。凭借 alpha300 卓越的共焦性,才能获得准确获得这些薄膜的层相对厚度的重要信息。



如需了解更多详情,请参阅我们的应用案例《化合物半导体相关拉曼成像》


晶圆拉曼成像的实时聚焦:TrueSurface专利技术

在晶圆大范围成像中,如何使共焦拉曼成像在结构化表面上保持聚焦?

实时聚焦TrueSurface专利技术完美解决了这一问题。在大晶圆拉曼测试中,TrueSurface会持续追踪聚焦平面以适应晶圆翘曲的不平,从而在成像中保持卓越的拉曼聚焦稳定性。不仅如此,TrueSurface 还可在同步提供晶圆表面轮廓图像和测量数据。

硅的TrueSurface实时拉曼图像
微结构硅的TrueSurface实时拉曼图像

半导体材料的关联分析

将拉曼成像与其他先进的成像分析技术相结合,有助于更深入地探索半导体材料的性能。WITec alpha300 显微镜的关联分析方法可将各种技术无缝整合,分析化学成分、电学性能、表面翘曲、元素分布,并获取高分辨率的结构数据。这有助于全面了解半导体材料,从而优化半导体材料生长或加工工艺,以满足尖端应用的需求。




LT GaAs 样品的 RISE 显微镜(拉曼-SEM)。拉曼图像叠加在 SEM 图像上。拉曼图像:黄色:金基底;红色:GaAs。
LT GaAs 样品的 RISE 显微镜(拉曼-SEM)。拉曼图像叠加在 SEM 图像上。拉曼图像:黄色:金基底;红色:GaAs。
同一晶圆上三个不同位置的拉曼和原子力关联成像分析。
同一晶圆上三个不同位置的拉曼和原子力关联成像分析。

参考文献

Application Note Compound Semiconductors

Application Note Semiconducting Materials

Application Note Group III Nitrides and 3D Raman

Application Note Solar Cells


相关应用

石墨烯与碳纳米管等碳纳米材料

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