氮化镓外延层厚度测量实验

检测项目

外延层总厚度：测量GaN外延层从界面到表面的整体物理厚度，是评估外延生长速率和均匀性的基础参数。

各子层厚度：对于多层结构（如缓冲层、沟道层、势垒层），分别精确测量每一功能子层的厚度。

厚度均匀性：评估GaN外延片表面不同位置（如中心与边缘）的厚度变化，是衡量生长工艺稳定性的关键指标。

界面粗糙度与过渡层厚度：测量外延层与衬底（如蓝宝石、SiC、Si）之间界面的粗糙程度及可能存在的过渡层厚度。

表面粗糙度：测量外延层最表面的微观起伏情况，直接影响后续器件工艺的性能。

应变状态与弛豫度：通过厚度及相关参数间接评估外延层因晶格失配和热失配引起的应变状态。

晶体质量与缺陷密度关联分析：将厚度测量结果与晶体缺陷（如位错）密度进行关联分析，评估材料质量。

掺杂浓度分布剖面：结合其他技术，分析掺杂元素（如Si, Mg）沿厚度方向的浓度分布情况。

光学常数（n, k）剖面：获取随厚度变化的光学常数（折射率n和消光系数k）分布，用于光学器件设计。

应力引起的弯曲度（曲率半径）：测量因外延生长应力导致的晶圆弯曲程度，与厚度和应力直接相关。

检测范围

薄外延层（< 1μm）：适用于HEMT器件中的超薄势垒层、盖帽层等，需要极高的测量精度和分辨率。

标准外延层（1μm - 10μm）：涵盖大多数光电子和电子器件用GaN外延层的典型厚度范围。

厚外延层（> 10μm）：适用于垂直结构功率器件、自支撑衬底等需要较厚外延层的应用。

同质外延层：在GaN自支撑衬底上生长的GaN外延层，晶格匹配良好，界面清晰。

异质外延层：在蓝宝石（Al2O3）、碳化硅（SiC）、硅（Si）等异质衬底上生长的GaN外延层，存在界面过渡区。

AlGaN/GaN 超晶格与多量子阱结构：测量周期性超薄多层结构的周期厚度及各层厚度，对光电器件至关重要。

掺杂型与非掺杂型外延层：适用于本征、n型、p型等不同导电类型的GaN外延层厚度测量。

图形化衬底上的外延层：对在具有图形化结构的衬底上生长的外延层进行局部厚度与覆盖形貌评估。

完整晶圆（2英寸至8英寸）：支持全晶圆范围内的多点扫描，绘制厚度分布Mapping图。

芯片级小样品：适用于研发阶段或失效分析中切割后的小尺寸样品测量。

检测方法

光谱椭偏仪（SE）：通过分析偏振光经样品反射后偏振状态的变化，非接触、非破坏性地拟合得到厚度和光学常数，是主流方法。

X射线衍射（XRD）：利用晶体衍射原理，通过分析卫星峰或干涉条纹（Pendellösung fringes）来精确计算外延层厚度，尤其适用于单晶薄膜。

截面扫描电子显微镜（X-SEM）：将样品断裂或切割后，通过SEM直接观察和测量截面形貌与厚度，是直观的绝对测量方法。

透射电子显微镜（TEM）：制备电子束可穿透的超薄样品，在原子尺度直接观测界面和测量各层厚度，精度最高但为破坏性方法。

反射光谱（反射仪）：通过分析白光干涉光谱的振荡周期，快速测量透明或半透明外延层的厚度，设备相对简单。

台阶仪/表面轮廓仪：通过测量特意制备的台阶高度来获得局部厚度，属于接触式测量，可能对软膜造成划伤。

原子力显微镜（AFM）：通常结合台阶制备，用于测量非常薄的膜或局部微小区域的厚度，分辨率可达纳米级。

卢瑟福背散射谱（RBS）：利用高能离子束背散射分析，可同时获得成分、厚度及深度分布信息，但设备昂贵且复杂。

二次离子质谱（SIMS）深度剖析：通过离子溅射逐层分析成分，结合溅射速率换算深度（厚度），主要用于获取掺杂分布而非绝对物理厚度。

激光干涉法：利用激光干涉条纹的变化来测量厚度或厚度变化，常用于在线监测和生长速率实时反馈。

检测仪器设备

多波长光谱椭偏仪：核心设备，配备宽光谱光源（如深紫外至近红外）和高精度检偏器，用于复杂模型拟合分析。

高分辨率X射线衍射仪（HR-XRD）：配备多晶单色器和高精度测角仪，用于进行ω-2θ扫描、倒易空间映射等测量厚度和应变。

场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）：具有高分辨率和景深，配备冷冻断裂或离子束切割制样装置，用于截面观测。

透射电子显微镜（TEM）

傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）或紫外-可见分光光度计

光学台阶仪/轮廓仪

原子力显微镜（AFM）

卢瑟福背散射分析系统

二次离子质谱仪（SIMS）

在线激光干涉监测系统

检测服务范围

1、指标检测：按国标、行标及其他规范方法检测

2、仪器共享：按仪器规范或用户提供的规范检测

3、主成分分析：对含量高的组分或你所规定的某种组分进行5~7天检测。

4，样品前处理：对产品进行预处理后，进行样品前处理，包括样品的采集与保存，样品的提取与分离，样品的鉴定以及样品的初步分析，通过逆向剖析确定原料化学名称及含量等共10个步骤;

5、深度分析：根据成分分析对采购的原料标准品做准确的定性定量检测，然后给出参考工艺及原料的推荐。最后对产品的质量控制及生产过程中出现问题及时解决。

合作客户展示

部分资质展示