以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料，因其優(yōu)異的耐高壓、耐高溫和高頻特性，在電動(dòng)汽車、5G通信、新能源等領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。然而，這些材料的晶體生長(zhǎng)難度大，襯底和外延層中往往存在多種類型的晶體缺陷，如微管、螺紋位錯(cuò)、堆垛層錯(cuò)、小角晶界等，這些缺陷會(huì)顯著影響器件的性能和可靠性。因此，對(duì)SiC和GaN材料與器件進(jìn)行嚴(yán)格的缺陷檢查至關(guān)重要。徠卡DM8000M自動(dòng)型半導(dǎo)體檢查顯微鏡，結(jié)合特定的觀察模式，可用于這些材料的表面缺陷篩查與定位。
對(duì)于碳化硅襯底和外延片，表面缺陷檢查是常規(guī)質(zhì)量控制步驟。DM8000M可以對(duì)整片SiC晶圓進(jìn)行自動(dòng)化掃描檢查。由于SiC材料通常不透明，主要依賴反射式明場(chǎng)和暗場(chǎng)觀察。在暗場(chǎng)照明下，SiC襯底中常見的微管缺陷會(huì)呈現(xiàn)為細(xì)小的亮點(diǎn)或短棒狀亮線，因?yàn)楣庠谖⒐艿目斩椿驊?yīng)力場(chǎng)處發(fā)生散射。其他表面缺陷，如劃痕、顆粒污染、生長(zhǎng)丘等，也能在暗場(chǎng)下清晰顯現(xiàn)。系統(tǒng)可以按照預(yù)設(shè)路徑移動(dòng)載物臺(tái)，自動(dòng)對(duì)焦并采集圖像，對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)記和圖像記錄。
在氮化鎵外延材料上，需要檢查表面形貌、裂紋、六角坑等缺陷。GaN通常生長(zhǎng)在藍(lán)寶石、SiC或硅襯底上，外延層可能因晶格失配和熱膨脹系數(shù)差異而產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋。DM8000M可以用于快速篩查大面積GaN外延片上的裂紋分布。低倍掃描可發(fā)現(xiàn)明顯的宏觀裂紋網(wǎng)絡(luò)，高倍觀察則可分析裂紋的形態(tài)和寬度。暗場(chǎng)照明對(duì)于凸顯表面起伏和微小缺陷同樣有效。
在SiC和GaN功率器件或射頻器件的制造過程中，需要檢查工藝引入的缺陷。例如，離子注入或高溫退火后可能出現(xiàn)的表面損傷或粗糙化；刻蝕后圖形邊緣的形貌；金屬化層的覆蓋情況和缺陷。DM8000M可以自動(dòng)導(dǎo)航到器件的關(guān)鍵區(qū)域，如柵極區(qū)域、場(chǎng)板邊緣、終端結(jié)構(gòu)等，進(jìn)行高分辨率成像檢查。
此外，一些專門的缺陷檢測(cè)技術(shù)可以與顯微鏡結(jié)合。例如，陰極發(fā)光或光致發(fā)光映射是分析GaN材料缺陷的強(qiáng)有力手段，但這通常需要專門的系統(tǒng)。然而，作為初步篩查和缺陷定位，光學(xué)顯微鏡檢查因其快速、簡(jiǎn)便，仍是生產(chǎn)線上常用的方法。DM8000M的自動(dòng)化能力使其適合對(duì)大量外延片或器件進(jìn)行抽樣檢查，統(tǒng)計(jì)缺陷密度，監(jiān)控材料質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性。
在失效分析中，SiC/GaN器件的失效點(diǎn)有時(shí)會(huì)伴隨光學(xué)可見的損傷，如柵極燒毀、金屬熔融、材料破裂等。DM8000M可以幫助快速定位這些失效區(qū)域，為后續(xù)更精細(xì)的分析（如聚焦離子束、掃描電鏡）提供引導(dǎo)。
雖然對(duì)于納米尺度的位錯(cuò)等缺陷，需要穿透電子顯微鏡等更gao 端設(shè)備，但DM8000M在微米尺度上提供了高效、宏觀的缺陷篩查能力。其軟件的數(shù)據(jù)管理功能，有助于建立材料缺陷數(shù)據(jù)庫，將缺陷分布與電學(xué)測(cè)試結(jié)果相關(guān)聯(lián)，為改善晶體生長(zhǎng)和器件工藝提供反饋。因此，在快速發(fā)展的第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域，徠卡DM8000M自動(dòng)型半導(dǎo)體檢查顯微鏡作為一種自動(dòng)化光學(xué)檢查工具，為材料與器件的外觀質(zhì)量控制提供了基礎(chǔ)支持。
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