深紫外光電流測試系統DSR300-DUV

深紫外光電流測試系統DSR300-DUV產品概述

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、火災監測、紫外通信和導*監測等軍事和民用方面有著重要的應用價值。

寬禁帶半導體Ga2O3是應用于高性能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量及性能等，引入不同的工藝或者結構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
半導體探測器，基于半導體材料的紫外光電探測器有很多優異的特性，如集成性好、量子效率高、體積小以及穩定性高等優點。半導體紫外光電探測器可分為光電導型和光伏型器件兩種類型，具體介紹如下：

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

（2）光伏型探測器光伏型探測器主要組成部分是半導體材料形成的 p-n 結或者肖特基結等，因其具有內建電場可以將半導體材料內產生的光生電子-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換為電信號。常見的器件類型有 p-n 結型、肖特基結型和金屬-半導體-金屬（MSM）型等。
1.p-n 結型

當p型與n型半導體材料相結合時，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體間擴散。

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

紫外探測器產業趨勢發展

近年來，寬禁帶半導體材料已經成為日盲紫外光電探測領域的研究熱點。目前，已經有各種各樣的寬禁帶半導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體材料，能夠滿足高效、低能耗、高頻和高溫等高性能應用的需求，在高壓電力控制、射頻通信、日盲探測、惡劣環境信號處理等方面有著廣闊的應用前景。
光電探測器測試介紹

光電探測器是將入射光信號轉化為電信號的光電器件，因此快速、高效的光電轉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中，涉及多個技術指標，這些指標對于理解和評估探測器的實際應用至關重要。這些參數包括但是不限于有效面積(A)，偏置電壓/擊穿電壓，響應度，外量子效率，光譜范圍，光/暗電流，響應速度/時間/-3dB，NEP，D*，噪聲，線性動態范圍(LDR)，光譜抑制比Spectral Rejection Ratio(SRR)等。

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

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，測量器件不同區域的響應度。

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節，像面能量密度調節步長0.025mJ/cm，另外，采樣時間內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，可加快門，軟件需要增加相應的控制功能。例：點擊開始采樣，快門控制激光器出光，采樣結束后自動關斷。

光學部分設計概述
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，處于同一對焦面內，保證采用聚焦光斑測試時的穩定性。

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，物鏡轉輪切換到紫外消色差透鏡組，可通過微區顯微鏡相機觀察微區圖像和激光光斑，用戶可以通過顯微像確認樣品圖案是否對準、激光光斑聚焦情況、樣品是否傾斜等。

顯微鏡模組內通過激光采樣鏡和標準探測器，對激光能量波動進行檢測，用于補償光電流測試的結果。

可通過物鏡切換轉輪，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，根據輸入的版圖位置測量器件不同區域的響應度。

激光包括193、266和355激光器，激光通過激發和收集模組、耦合光路模組傳輸到物鏡前端并聚焦，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，經過深紫外透鏡組準直后，到達物鏡后，聚焦到樣品表面，光斑直徑約200微米。

電學部分設計概述
穩態光源測試模式：

穩態光源（等離子體光源+單色儀）照射下，標準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:

脈沖電學測試:脈沖激光照射下,標準探測器和待測樣品接跨導放大器,將光電流轉化為電壓,通過多通道示波器同時獲取標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。

系統規格

革命性的插槽式并聯光路設計

優勢:

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

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，無限拓展

定量測試的高準確度：激光功率校準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和參考，并通過集成在熒光和拉曼模組中的連續衰減片調節光強。

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

智能化軟件平臺和模塊化設計

· 統一的軟件平臺和模塊化設計

· 良好的適配不同的硬件設備：平移臺、顯微成像裝置、光譜采集設備、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，FLIM，PL Mapping，光電流Mapping等。

· 智能化的數據處理模組：與數據擬合、機器學習、人工智能等結合的在線或離線數據處理模組，將光譜解析為成分、元素的分布等，為客戶提供直觀的結果。可根據客戶需求定制光譜數據解析的流程和模組

· 可根據客戶需求進行定制化的界面設計和定制化的RECIPE流程設計，實現復雜的采集和數據處理功能。

顯微光譜成像控制軟件界面