深紫外光電流測(cè)試系統(tǒng)DSR300-DUV

深紫外光電流測(cè)試系統(tǒng)DSR300-DUV產(chǎn)品概述

紫外探測(cè)器介紹
紫外探測(cè)器分為可見盲探測(cè)器（280nm-400nm）和日盲探測(cè)器（小于280nm）。日盲波段的紫外探測(cè)器因?yàn)闆](méi)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(cè)、火災(zāi)監(jiān)測(cè)、紫外通信和導(dǎo)*監(jiān)測(cè)等軍事和民用方面有著重要的應(yīng)用價(jià)值。

寬禁帶半導(dǎo)體Ga2O3是應(yīng)用于高性能DUV光電探測(cè)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(cè)性能。

紫外探測(cè)器類型
半導(dǎo)體探測(cè)器，基于半導(dǎo)體材料的紫外光電探測(cè)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(diǎn)。半導(dǎo)體紫外光電探測(cè)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(cè)器光電導(dǎo)型探測(cè)器主要是由半導(dǎo)體材料以及兩個(gè)電極組成。因?yàn)闆](méi)有內(nèi)建電場(chǎng)，所以也被稱為無(wú)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(shí)處于半導(dǎo)體價(jià)帶上的電子會(huì)躍遷至導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶中留下對(duì)應(yīng)的空穴，最終產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)這樣的電子-空穴對(duì)。隨后在外在加電場(chǎng)的作用下，光生電子-空穴對(duì)會(huì)被兩側(cè)電極收集最后形成電信號(hào)。光電導(dǎo)型探測(cè)器依賴于外加電場(chǎng)，外加偏壓越高則響應(yīng)越高。該類型器件的優(yōu)點(diǎn)是增益高、響應(yīng)度高、動(dòng)態(tài)范圍寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本相對(duì)較低等，在許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)是需要外加偏壓才能工作、響應(yīng)時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)。

（2）光伏型探測(cè)器光伏型探測(cè)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(chǎng)可以將半導(dǎo)體材料內(nèi)產(chǎn)生的光生電子-空穴對(duì)分離，所以不必額外施加電壓就可以將入射光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。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(shí)，在其接觸界面處就會(huì)存在載流子濃度梯度，兩種材料中的電子和空穴會(huì)在半導(dǎo)體間擴(kuò)散。

這時(shí)在兩種材料的界面處會(huì)形成空間電荷區(qū)，并產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)，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(shì)壘，所以一般會(huì)施加反向偏壓令耗盡區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)更大使其暗電流更低，從而實(shí)現(xiàn)更好的探測(cè)能力，p-n結(jié)型探測(cè)器是目前應(yīng)用*廣泛的種光伏型探測(cè)器

紫外探測(cè)器產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)發(fā)展

近年來(lái)，寬禁帶半導(dǎo)體材料已經(jīng)成為日盲紫外光電探測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。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(cè)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(cè)、惡劣環(huán)境信號(hào)處理等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
光電探測(cè)器測(cè)試介紹

光電探測(cè)器是將入射光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的光電器件，因此快速、高效的光電轉(zhuǎn)化是衡量探測(cè)器性能的重要因素。在光電探測(cè)器的性能參數(shù)中，涉及多個(gè)技術(shù)指標(biāo)，這些指標(biāo)對(duì)于理解和評(píng)估探測(cè)器的實(shí)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(shí)間/-3dB，NEP，D*，噪聲，線性動(dòng)態(tài)范圍(LDR)，光譜抑制比Spectral Rejection Ratio(SRR)等。

本系統(tǒng)，通過(guò)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(duì)器件的光電流響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量速度約4KHZ，同時(shí)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器對(duì)激光強(qiáng)度波動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)結(jié)果進(jìn)行校正。

需要在聚焦和非聚集的兩種情況下測(cè)量：聚焦時(shí)，光斑聚焦到0.5mm以下，Mapping小范圍測(cè)量探測(cè)器的不均勻性；不聚焦時(shí)，通過(guò)光闌控制高斯光束的束寬，測(cè)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(qiáng)需要能夠進(jìn)行線性調(diào)節(jié)，像面能量密度調(diào)節(jié)步長(zhǎng)0.025mJ/cm，另外，采樣時(shí)間內(nèi)待測(cè)樣品上的能量累積小于3.6mJ。脈沖能量波動(dòng)10%及以下，波長(zhǎng)波動(dòng)0.5nm及以下，波長(zhǎng)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(diǎn)擊開始采樣，快門控制激光器出光，采樣結(jié)束后自動(dòng)關(guān)斷。

光學(xué)部分設(shè)計(jì)概述
定制樣品夾具，帶手動(dòng)傾斜校正，可在顯微鏡下，通過(guò)對(duì)焦的清晰度，對(duì)樣品盤進(jìn)行手動(dòng)傾斜校正，讓樣品在整個(gè)掃描范圍內(nèi)，處于同一對(duì)焦面內(nèi)，保證采用聚焦光斑測(cè)試時(shí)的穩(wěn)定性。

配備兼容2寸的大范圍高精度自動(dòng)掃描臺(tái)，手動(dòng)放片后，掃描臺(tái)托載晶片實(shí)現(xiàn)晶片上多點(diǎn)的自動(dòng)掃描Mapping功能，步長(zhǎng)精度<1μm，X方向運(yùn)動(dòng)范圍50mm，Y方向運(yùn)動(dòng)范圍50mm，Z方向運(yùn)動(dòng)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(guò)微區(qū)顯微鏡相機(jī)觀察微區(qū)圖像和激光光斑，用戶可以通過(guò)顯微像確認(rèn)樣品圖案是否對(duì)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(guò)激光采樣鏡和標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器，對(duì)激光能量波動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，用于補(bǔ)償光電流測(cè)試的結(jié)果。

可通過(guò)物鏡切換轉(zhuǎn)輪，在聚焦和非聚集的兩種情況下測(cè)量：聚焦時(shí)，光斑通過(guò)紫外消色差透鏡組聚焦到0.5mm以下，Mapping小范圍，測(cè)量探測(cè)器的不均勻性；不聚焦時(shí)，物鏡轉(zhuǎn)輪切換到通孔，直接用高斯光束照射樣品，通過(guò)光闌控制高斯光束的束寬，根據(jù)輸入的版圖位置測(cè)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(guò)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(guò)切換鏡進(jìn)行切換。通過(guò)衰減片對(duì)能量進(jìn)行衰減，通過(guò)光闌控制光束的束直徑。

氙燈和單色儀通過(guò)光纖接口接入耦合光路模組，經(jīng)過(guò)深紫外透鏡組準(zhǔn)直后，到達(dá)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(jì)概述
穩(wěn)態(tài)光源測(cè)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(cè)器和待測(cè)樣品直接接偏壓，通過(guò)雙通道源表同時(shí)獲取光電流隨時(shí)間的變化。

脈沖光源測(cè)試模式:

脈沖電學(xué)測(cè)試:脈沖激光照射下,標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器和待測(cè)樣品接跨導(dǎo)放大器,將光電流轉(zhuǎn)化為電壓,通過(guò)多通道示波器同時(shí)獲取標(biāo)探和待測(cè)樣品的電壓隨時(shí)間的變化。此時(shí)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(jì)

優(yōu)勢(shì):

強(qiáng)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(lái)應(yīng)用場(chǎng)景

無(wú)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(zhǎng)的熒光與RAMAN測(cè)試，依次并聯(lián)，無(wú)限拓展

定量測(cè)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(guò)測(cè)量激光采樣鏡獲取的少量激光光強(qiáng)，可作為激光功率的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)和參考，并通過(guò)集成在熒光和拉曼模組中的連續(xù)衰減片調(diào)節(jié)光強(qiáng)。

更多的功能實(shí)現(xiàn)：熒光光強(qiáng)對(duì)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(qiáng)，需要應(yīng)用翹曲度模組通過(guò)自動(dòng)對(duì)焦，固定激發(fā)光斑的大小，同時(shí)通過(guò)激光功率校準(zhǔn)來(lái)固定激發(fā)光強(qiáng)，最終保證了顯微共聚焦熒光光強(qiáng)的穩(wěn)定性和可比較性。

智能化軟件平臺(tái)和模塊化設(shè)計(jì)

· 統(tǒng)一的軟件平臺(tái)和模塊化設(shè)計(jì)

· 良好的適配不同的硬件設(shè)備：平移臺(tái)、顯微成像裝置、光譜采集設(shè)備、自動(dòng)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(jī)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(jìn)行定制化的界面設(shè)計(jì)和定制化的RECIPE流程設(shè)計(jì)，實(shí)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