化合物半导体的X射线量测方案

QCVelox-HR

全自动化的高分辨率 X 射线衍射(HRXRD)与 X 射线反射(XRR)量测系统,实现高产能、高精度的量测

QCVelox-HR

QCVelox-HR作为复杂外延层结构量测的最新机型,兼具超高产能与高精度优势,是化合物半导体制造领域的不二之选。它集成了高分辨率X射线衍射(HRXRD)和X射线反射率(XRR)测量技术。HRXRD能精确测量外延层的晶体质量(crystal quality)、应变(strain)、弛豫(relaxation)和厚度(thickness),而XRR则能确定其厚度、密度和表面粗糙度。

QCVelox-HR 具备全自动化功能及工厂集成软件,完美适配生产线量测场景。数据采集完成后,布鲁克强大的分析软件可精准可靠地分析出外延层工艺参数,并通过自动生成报告及即时反馈,实现对生产线的有效管控与监测。

行业领先的
高速、高精度型高分辨率X射线衍射仪
专用于大批量生产监控,可将单个晶圆的量测成本降至超低。
功能强大
分析软件套件
确保测量结果可靠及报告生成精准
进阶增强的
工艺管控能力
通过高分辨率控制实现对应变、晶体质量(缺陷密度相关)的精确测量结果及工艺监控
产品特色

全自动操作,提升工艺控制水平

QCVelox-HR 可实现外延层质量的全自动管控,能提供包括组分、厚度及均匀性在内的详细特性参数。通过对关键结构参数的全面表征,确保外延层及薄膜符合高性能器件所需的规格标准。

QCVelox-HR提供的独特优势: 

  • 为化合物半导体外延生产提供行业领先的高产能的 X 射线量测方案
  • 通过外延层质量的全自动管控,提升器件性能与良率
  • 依托功能强大且稳定可靠的分析软件,确保测量数据与报告结果的可靠性

QCVelox-HR 通过全自动化的晶圆装卸、对准与测量流程生成可靠的量测数据,随后由布鲁克行业领先的数据分析软件完成自动分析与报告生成。该设备凭借对外延层质量的全自动高精度管控,助力制造商实现以下目标:

  • 缩短研发周期
  • 开发高性能器件
  • 加快产品上市速度
  • 加速量产爬坡进程
  • 通过关键参数管控,实现良率的全面优化
  • 提升大规模生产中的产品质量与可靠性
Fully automated process control feedback loop enabled by QCVelox-HR.

超高产能

高产能与高精度的结合,可以使测量采样率的提升易于实现 —— 这让制造商能够尽早发现工艺问题,从而改善产品质量、减少物料浪费。布鲁克融入多项独特设计,在保证高精度的同时实现了业内最快的测量速度。这一创新成果源于我们在半导体领域的深厚积累:凭借丰富经验与专业技术,持续为行业提供尖端且可靠的设备。

无缝集成能力

依托在全自动晶圆厂积累的丰富在线应用经验,布鲁克开发出行业领先的自动化分析与报告软件系统。该系统集成多项核心功能,包括:用于离线数据分析的批量拟合功能、带有合格/不合格判定标准的全自动晶圆报告,以及可选的SECS/GEM通信协议报告功能。

应用案例

面向化合物半导体的X射线综合量测方案

摇摆曲线(Twist 与 Tilt 测量)

GaN对称晶面(002)摇摆曲线的半高宽(FWHM)与非对称晶面(102)摇摆曲线的半高宽(FWHM)的结合使用,可测量和评估 GaN 沟道材料的扭折(twist)与马赛克倾斜(tilt)特征。

Omega-2Theta扫描(组分与厚度测量)

针对阶梯式渐变缓冲层结构,采用三轴模式的Omega-2Theta扫描可测定 AlGaN 缓冲层的Al组分、GaN cap层厚度及 AlGaN 器件层厚度。针对超晶格结构,则可通过该扫描技术测定超晶格的周期厚度与组分。

器件层与盖帽层的 X 射线反射测量(XRR)

XRR技术可精确测量AlGaN器件层与GaN盖帽层的厚度、密度及表面粗糙度,为薄膜质量评估提供关键数据。布鲁克的多阶REFS建模方法可实现对这些外延层的精准表征。

Qz 扫描(器件层组分测量)

在Omega-2Theta 扫描中,缓冲层峰通常会掩盖器件层峰。布鲁克的Qz扫描技术通过在倒易空间 L 方向对 GaN 层进行直接扫描,解决了这一难题。该方法可在最小化缓冲层干扰的前提下,精准测量 AlGaN 器件层,且易于集成至日常工艺监控测量中。

倒易空间图(RSM)全结构分析

半导体器件中器件层与缓冲层的组分与弛豫度测定虽然复杂,但对于失效分析工作、器件可靠性提升等目标十分重要。布鲁克的非对称RSM解决方案通过高精度测量、高亮度1D探测器实现快速数据采集,并结合PeakSplit软件进行自动化分析,可高效地应对此挑战。

HRXRD与XRR的联用分析

HRXRD技术可测量外延层的晶体质量、应变、弛豫度及厚度,而XRR技术则可确定外延层的厚度、密度及表面粗糙度。

技术规格

QCVelox-HR自动化与设施规格

每个Fab厂均有其独特的需求与技术挑战。下述产品规格及相关服务只是讨论的起点,我们十分乐意与您深入合作,让我们的专业能力满足您的构想。

Wafer HandlingWafer robot with open cassette up to 200 mm; EFEM 200 mm-300 mm FOUP, 150 mm-200 mm SMIF
SECS/GEMYes
Cleanliness SpecificationISO Class 3
Standards ComplianceSEMI S2, S8, S14, S22, S23, F47
Footprint (with EFEM)1.35 m x 2.6 m
软件支持

强大的自动化分析与报告软件

QCVelox-HR配备布鲁克一整套成熟可靠的软件套组: 

  • RADS:用于HRXRD数据分析,并依设定可生成组分、厚度、弛豫度报告
  • REFS:用于XRR数据分析,并依设定可生成厚度、密度、粗糙度报告
  • PeakFitting:用于FWHM计算与多峰拟合,可分析复杂结构中器件层组分
  • PeakSplit:用于倒易空间图谱的自动化二维拟合,支持离线弛豫度与倾斜度分析
  • QuickGraph:离线数据分析与基础分析工具
REFS software user interface during analysis of XRR data.
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