作為新興半導(dǎo)體材料，第三代半導(dǎo)體以其特有的優(yōu)勢應(yīng)用廣泛，前景廣闊，但也因制備方式的局限性而導(dǎo)致晶格失配，帶來缺陷，進(jìn)而影響器件性能。

　　因此，在研究第三代半導(dǎo)體材料的質(zhì)量時，準(zhǔn)確地表征其位錯等缺陷成為改進(jìn)技術(shù)至關(guān)重要的一環(huán)，而透射電鏡作為表征位錯等缺陷的傳統(tǒng)方式又有其本身難以克服的弊端。

　　對此，本期蔡司代理昆山友碩小編為大家介紹一項(xiàng)更為高效的解決方案，那就是——

　　高通量、高分辨、無破損的缺陷表征技術(shù)：

　　蔡司掃描電鏡(SEM)結(jié)合陰極熒光(Cathodoluminescence)和電子通道襯度成像(Electron Channeling Contrast Imaging)。

　　SEM-CL是一種基于電子束激發(fā)樣品輻射特征熒光譜陰極熒光并進(jìn)行成像的技術(shù)，可輕松表征第三代半導(dǎo)體材料由于缺陷處和基體能級不一致帶來的不同發(fā)光特性。相比于過去的方式，此項(xiàng)技術(shù)有著顯著的優(yōu)勢：

　　? 非破壞性制樣，樣品不需要進(jìn)行任何處理;

　　? 高分辨大視野成像;

　　? 可進(jìn)行不同類型的缺陷區(qū)分(如位錯、層錯、夾雜等);

　　? 可同時用于分析半導(dǎo)體材料的光學(xué)特性。

　　因此CL與SEM相結(jié)合研究第三代半導(dǎo)體材料中位錯等缺陷，可以兼顧用戶在分析效率、分析面積及空間分辨率等多方面的需求。

　　▲ SEM-CL表征GaN外延片中的缺陷(由蔡司掃描電鏡VPSE探測器拍攝)

　　SEM-ECCI是利用入射電子束與晶面夾角滿足布拉格衍射條件時，小角度偏移導(dǎo)致背散射電子產(chǎn)額發(fā)生劇烈變化的原理，輕松實(shí)現(xiàn)第三代半導(dǎo)體材料內(nèi)部微小缺陷的表征(點(diǎn)擊查看)。

　　ECCI相對于CL成像，其數(shù)據(jù)采集效率及圖像分辨率更高，可以提供納米級別的分辨率，實(shí)現(xiàn)對材料內(nèi)部納米級缺陷的靈敏表征。

　　▲ SEM-ECCI表征GaN單晶中的缺陷(由蔡司場發(fā)射掃描電鏡BSD探測器拍攝)

　　便捷的缺陷統(tǒng)計(jì)分析方法：

　　蔡司自動化軟件加持

　　以上兩種表征技術(shù)可以有效的幫助我們獲得大視野高分辨的圖像。但如何快速地將其中觀察到的位錯或缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，也是大家重點(diǎn)關(guān)注的問題。

　　隨著單晶尺寸的增大，隨機(jī)性強(qiáng)且密度量級大的位錯進(jìn)行人工統(tǒng)計(jì)非常困難，過少的統(tǒng)計(jì)區(qū)域又無法具有代表性，因此需要依靠軟件自動化來統(tǒng)計(jì)位錯密度，這里便可以借助蔡司的自動化軟件進(jìn)行位錯密度統(tǒng)計(jì)。此過程只需要導(dǎo)入圖像一鍵分析，即可獲得需要的數(shù)據(jù)。

　　▲ 蔡司自動化軟件實(shí)現(xiàn)缺陷自動統(tǒng)計(jì)分析流程圖

　　▲ GaN外延片的CL圖像缺陷提取結(jié)果

　　▲ GaN單晶的ECCI圖像缺陷提取結(jié)果

　　高效的電鏡大艙室與Airlock：

　　可以實(shí)現(xiàn)在不裂片的條件下完成整片晶圓的分析，有效地提高分析效率，同時降低分析成本。

　　此次介紹的解決方案將高效的表征手段和便捷的統(tǒng)計(jì)分析有效結(jié)合，為第三代半導(dǎo)體材料的制備提供強(qiáng)有力的支撐。