深紫外光電流測試系統(tǒng)DSR300-DUV

深紫外光電流測試系統(tǒng)DSR300-DUV產(chǎn)品概述

紫外探測器介紹
紫外探測器分為可見盲探測器（280nm-400nm）和日盲探測器（小于280nm）。日盲波段的紫外探測器因為沒有背景噪聲的干擾，所以具有較高的靈敏度，其在臭氧空洞檢測、火災(zāi)監(jiān)測、紫外通信和導(dǎo)*監(jiān)測等軍事和民用方面有著重要的應(yīng)用價值。

寬禁帶半導(dǎo)體Ga2O3是應(yīng)用于高性能DUV光電探測器的一種*具前景的材料。

除了在Ga2O3材料上不斷提高其質(zhì)量及性能等，引入不同的工藝或者結(jié)構(gòu)工程也可以有效提高Ga2O3器件的光電探測性能。

紫外探測器類型
半導(dǎo)體探測器，基于半導(dǎo)體材料的紫外光電探測器有很多優(yōu)異的特性，如集成性好、量子效率高、體積小以及穩(wěn)定性高等優(yōu)點。半導(dǎo)體紫外光電探測器可分為光電導(dǎo)型和光伏型器件兩種類型，具體介紹如下：

（1）光電導(dǎo)型探測器光電導(dǎo)型探測器主要是由半導(dǎo)體材料以及兩個電極組成。因為沒有內(nèi)建電場，所以也被稱為無結(jié)型器件。當(dāng)材料被具有足夠高能量的入射光照射后，這時處于半導(dǎo)體價帶上的電子會躍遷至導(dǎo)帶，同時在價帶中留下對應(yīng)的空穴，最終產(chǎn)生無數(shù)個這樣的電子-空穴對。隨后在外在加電場的作用下，光生電子-空穴對會被兩側(cè)電極收集最后形成電信號。光電導(dǎo)型探測器依賴于外加電場，外加偏壓越高則響應(yīng)越高。該類型器件的優(yōu)點是增益高、響應(yīng)度高、動態(tài)范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單、制作成本相對較低等，在許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。缺點是需要外加偏壓才能工作、響應(yīng)時間也相對較長。

（2）光伏型探測器光伏型探測器主要組成部分是半導(dǎo)體材料形成的 p-n 結(jié)或者肖特基結(jié)等，因其具有內(nèi)建電場可以將半導(dǎo)體材料內(nèi)產(chǎn)生的光生電子-空穴對分離，所以不必額外施加電壓就可以將入射光信號轉(zhuǎn)換為電信號。常見的器件類型有 p-n 結(jié)型、肖特基結(jié)型和金屬-半導(dǎo)體-金屬（MSM）型等。
1.p-n 結(jié)型

當(dāng)p型與n型半導(dǎo)體材料相結(jié)合時，在其接觸界面處就會存在載流子濃度梯度，兩種材料中的電子和空穴會在半導(dǎo)體間擴散。

這時在兩種材料的界面處會形成空間電荷區(qū)，并產(chǎn)生內(nèi)建電場，因此該類型的器件可以在零偏壓模式下工作。由于p-n結(jié)存在勢壘，所以一般會施加反向偏壓令耗盡區(qū)的場強更大使其暗電流更低，從而實現(xiàn)更好的探測能力，p-n結(jié)型探測器是目前應(yīng)用*廣泛的種光伏型探測器

紫外探測器產(chǎn)業(yè)趨勢發(fā)展

近年來，寬禁帶半導(dǎo)體材料已經(jīng)成為日盲紫外光電探測領(lǐng)域的研究熱點。目前，已經(jīng)有各種各樣的寬禁帶半導(dǎo)體材料被用于制作日盲光電探測器，如鋁鎵氮(ALxGa,-xN)氧鋅鎂(ZnxMg,-xO)、氧化鎵(Ga,0,)和金剛石(Diamond)等。氧化鎵作為繼GaN和SiC之后的超寬禁帶半導(dǎo)體材料，能夠滿足高效、低能耗、高頻和高溫等高性能應(yīng)用的需求，在高壓電力控制、射頻通信、日盲探測、惡劣環(huán)境信號處理等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
光電探測器測試介紹

光電探測器是將入射光信號轉(zhuǎn)化為電信號的光電器件，因此快速、高效的光電轉(zhuǎn)化是衡量探測器性能的重要因素。在光電探測器的性能參數(shù)中，涉及多個技術(shù)指標(biāo)，這些指標(biāo)對于理解和評估探測器的實際應(yīng)用至關(guān)重要。這些參數(shù)包括但是不限于有效面積(A)，偏置電壓/擊穿電壓，響應(yīng)度，外量子效率，光譜范圍，光/暗電流，響應(yīng)速度/時間/-3dB，NEP，D*，噪聲，線性動態(tài)范圍(LDR)，光譜抑制比Spectral Rejection Ratio(SRR)等。

本系統(tǒng)，通過193的脈沖激光器或者等離子體光源+單色儀的連續(xù)193光源，對器件的光電流響應(yīng)進行測量，測量速度約4KHZ，同時通過標(biāo)準(zhǔn)探測器對激光強度波動進行測量，對結(jié)果進行校正。

需要在聚焦和非聚集的兩種情況下測量：聚焦時，光斑聚焦到0.5mm以下，Mapping小范圍測量探測器的不均勻性；不聚焦時，通過光闌控制高斯光束的束寬，測量器件不同區(qū)域的響應(yīng)度。

激光脈寬7ns,重頻1KHz，單脈沖能量小于10nJ，光強需要能夠進行線性調(diào)節(jié)，像面能量密度調(diào)節(jié)步長0.025mJ/cm，另外，采樣時間內(nèi)待測樣品上的能量累積小于3.6mJ。脈沖能量波動10%及以下，波長波動0.5nm及以下，波長紫外的193nm。

若激光器支持外觸發(fā)，可加快門，軟件需要增加相應(yīng)的控制功能。例：點擊開始采樣，快門控制激光器出光，采樣結(jié)束后自動關(guān)斷。

光學(xué)部分設(shè)計概述
定制樣品夾具，帶手動傾斜校正，可在顯微鏡下，通過對焦的清晰度，對樣品盤進行手動傾斜校正，讓樣品在整個掃描范圍內(nèi)，處于同一對焦面內(nèi)，保證采用聚焦光斑測試時的穩(wěn)定性。

配備兼容2寸的大范圍高精度自動掃描臺，手動放片后，掃描臺托載晶片實現(xiàn)晶片上多點的自動掃描Mapping功能，步長精度<1μm，X方向運動范圍50mm，Y方向運動范圍50mm，Z方向運動范圍20mm。

顯微鏡可在顯微成像和光電流兩種模式下切換，顯微模式下，物鏡轉(zhuǎn)輪切換到紫外消色差透鏡組，可通過微區(qū)顯微鏡相機觀察微區(qū)圖像和激光光斑，用戶可以通過顯微像確認樣品圖案是否對準(zhǔn)、激光光斑聚焦情況、樣品是否傾斜等。

顯微鏡模組內(nèi)通過激光采樣鏡和標(biāo)準(zhǔn)探測器，對激光能量波動進行檢測，用于補償光電流測試的結(jié)果。

可通過物鏡切換轉(zhuǎn)輪，在聚焦和非聚集的兩種情況下測量：聚焦時，光斑通過紫外消色差透鏡組聚焦到0.5mm以下，Mapping小范圍，測量探測器的不均勻性；不聚焦時，物鏡轉(zhuǎn)輪切換到通孔，直接用高斯光束照射樣品，通過光闌控制高斯光束的束寬，根據(jù)輸入的版圖位置測量器件不同區(qū)域的響應(yīng)度。

激光包括193、266和355激光器，激光通過激發(fā)和收集模組、耦合光路模組傳輸?shù)轿镧R前端并聚焦，激光通過切換鏡進行切換。通過衰減片對能量進行衰減，通過光闌控制光束的束直徑。

氙燈和單色儀通過光纖接口接入耦合光路模組，經(jīng)過深紫外透鏡組準(zhǔn)直后，到達物鏡后，聚焦到樣品表面，光斑直徑約200微米。

電學(xué)部分設(shè)計概述
穩(wěn)態(tài)光源測試模式：

穩(wěn)態(tài)光源（等離子體光源+單色儀）照射下，標(biāo)準(zhǔn)探測器和待測樣品直接接偏壓，通過雙通道源表同時獲取光電流隨時間的變化。

脈沖光源測試模式:

脈沖電學(xué)測試:脈沖激光照射下,標(biāo)準(zhǔn)探測器和待測樣品接跨導(dǎo)放大器,將光電流轉(zhuǎn)化為電壓,通過多通道示波器同時獲取標(biāo)探和待測樣品的電壓隨時間的變化。此時偏壓固定,由放大器提供偏壓。

系統(tǒng)規(guī)格

革命性的插槽式并聯(lián)光路設(shè)計

優(yōu)勢:

強大的光路穩(wěn)定性：取消了傳統(tǒng)意義上的顯微鏡周邊冗余，更加貼合光路穩(wěn)定性要求比較高的未來應(yīng)用場景

無限拓展的可能性：顯微鏡光路，熒光，RAMAN，振鏡掃描光電流光路，不同波長的熒光與RAMAN測試，依次并聯(lián)，無限拓展

定量測試的高準(zhǔn)確度：激光功率校準(zhǔn)集成在顯微鏡模組中，通過測量激光采樣鏡獲取的少量激光光強，可作為激光功率的實時校準(zhǔn)和參考，并通過集成在熒光和拉曼模組中的連續(xù)衰減片調(diào)節(jié)光強。

更多的功能實現(xiàn)：熒光光強對于激發(fā)功率密度非常敏感，要準(zhǔn)確的比較不同樣品的熒光光強，需要應(yīng)用翹曲度模組通過自動對焦，固定激發(fā)光斑的大小，同時通過激光功率校準(zhǔn)來固定激發(fā)光強，最終保證了顯微共聚焦熒光光強的穩(wěn)定性和可比較性。

智能化軟件平臺和模塊化設(shè)計

· 統(tǒng)一的軟件平臺和模塊化設(shè)計

· 良好的適配不同的硬件設(shè)備：平移臺、顯微成像裝置、光譜采集設(shè)備、自動聚焦裝置等

· 成熟的功能化模塊：晶圓定位、光譜采集、掃描成像Mapping、3D層析，Raman Mapping，F(xiàn)LIM，PL Mapping，光電流Mapping等。

· 智能化的數(shù)據(jù)處理模組：與數(shù)據(jù)擬合、機器學(xué)習(xí)、人工智能等結(jié)合的在線或離線數(shù)據(jù)處理模組，將光譜解析為成分、元素的分布等，為客戶提供直觀的結(jié)果?？筛鶕?jù)客戶需求定制光譜數(shù)據(jù)解析的流程和模組

· 可根據(jù)客戶需求進行定制化的界面設(shè)計和定制化的RECIPE流程設(shè)計，實現(xiàn)復(fù)雜的采集和數(shù)據(jù)處理功能。

顯微光譜成像控制軟件界面