晶体中存在的晶体缺陷或界面晶格失配等会导致材料残余应变/应力的产生，表征材料应变对理解其性质至关重要。对于半导体材料器件领域，应变应力分析存在众多应用场景，如先进制程中的应变硅技术、离子注入引起的应变、绝缘沟槽边缘应变、外延膜层晶格失配应变、氮化镓高电子迁移率器件（GaN-HEMT）异质结界面应变⋯等等。 一般基于透射电子显微镜（TEM）的应变表征技术，如纳米束电子衍射（NBED）、旋进电子衍射（PED）等可以达到纳米级的高空间分辨率[1]。然而，上述技术对原子尺度的应变表征分析存在困难，并且数据采集和分析过程较长。对于原子尺度微观应变场景，基于透射电镜高分辨像/原子像（HR(S)TEM）的几何相位分析（Geometric Phase Analysis, GPA）[2] 是一种最快速的测量方法；并且其作为一种基于傅里叶变换的倒空间分析技术，相较于实空间分析对噪声具有更强的鲁棒性，这使其成为一种用于快速简便进行微观应变分析的工具。   一般的透射电镜高分辨像/原子像（HR(S)TEM）即可以用作GPA应变分析。然而，为提高分析...

  随着电子技术的不断演进，半导体材料及器件对高精度表征的需求愈发迫切，但传统手段如SIMS和SEM难以获取纳米尺度的掺杂分布信息。扫描电容显微镜（SCM）将原子力显微镜（AFM）与电容测量相结合，精准呈现样品表面局部掺杂分布与失效点位，为器件设计优化、工艺改进及可靠性评估提供了关键技术支撑[1-2]。     a)    本方案涉及的机台为原子力显微镜AFM（Park NX20），通过在导电探针和样品之间施加电场来测量半导体表面电容的空间变化。b)    可获取的信息：掺杂类型、掺杂分布及尺寸、失效点位。c)    样品处理：截面样品需要研磨，top view样品需要去除顶部结构层。d)    优势：相较于SIMS、SRP技术，SCM不受掺杂元素和深度的制约并能提供纳米尺度的二维空间分布图像；相较于SEM技术，SCM对载流子浓度的分辨率更高。     在高功率器件中，离子注入异常会造成耐压的降低/反向漏电流的增加（IDSS过高）、阈值电压的漂移、导通电阻异常等。因此，离子注入的...

氮化镓(GaN)外延结构复杂，包含缓冲层，超晶格层，钝化层，势垒层等等，这些层的厚度和掺杂会影响外延的质量和器件的性能，比如超晶格层的结晶度和周期的厚度影响位错密度，而势垒层的厚度影响阈值电压和导通电阻。因此工艺研发需要合适的表征手段来监控GaN外延质量，并提出以下需求 a)能够表征不同外延层的厚度/结晶度/掺杂； b)无损/快速/低成本，可以应用于生产线上； c)能够测量晶圆不同位置数据(mapping)，获得均匀性指标；TEM可以直观且准确的完成需求a，但是b和c无法满足，业界一般需要使用高分辨X射线衍射仪(HRXRD) 来满足这些需求，因此需要建立完整的表征方案。   本方案使用的机台为X射线衍射仪XRD (Bruker JV-DX)，可以获得： a)    AlGaN 势垒层的厚度； b)    超晶格[AlN/AlGaN] 周期的厚度； c)    AlGaN层Al组分的掺杂。   图1显示了使用X射线反射谱(XRR)，测量GaN晶圆上不同位置表面AlGaN 势垒层厚度的原始数据和计算结果，经过透射电镜标定，可以测量出0.2nm的...

  栅氧层（SiO₂）作为 SiC MOSFET 栅极结构的核心界面层，其质量直接决定器件的阈值电压稳定性、界面陷阱密度和击穿特性。然而，SiC 与 SiO₂界面存在的固有缺陷（如碳残留、氧空位、界面态密度高等），以及高温制备工艺引入的化学不均匀性，导致传统表征手段（如 CV 测试、FTIR 光谱）难以精准定位纳米级界面缺陷的化学组成与分布。如何在原子尺度解析栅氧层的元素分布、厚度均匀性及缺陷状态，成为突破 SiC 器件可靠性瓶颈的关键技术痛点。     本方案使用的机台为日本电子球差透射电子显微镜（Cs-TEM，JEOL NEOARM 200），搭配电子能量损失谱（EELS），通过自主建立的python代码，可以获得：a) 过渡层原子像b) 缓冲层厚度c) 元素价态变化d) 元素含量变化     由于SiC晶体中Si和C的化学势差异，界面处易形成非化学计量比的过渡层（如SiOxCy、碳团簇或非晶层），其厚度和成分由氧化工艺（温度、时间、气氛）决定。缓冲层厚度差异又会进而影响界面态密度、击穿场强、可靠性等电学参数。图1展...

  在半导体芯片的制备过程中，沟槽侧壁的粗糙度影响着器件的迁移率及栅氧可靠性。原子力显微镜（AFM）的高分辨率探针扫描技术是测量半导体沟槽侧壁粗糙度的主要方法。然而，传统的AFM仅能测量垂直于探针的表面，对于平行于探针的沟槽侧壁，测量存在一定的挑战[1-2]。通过倾斜样品往往只能实现局部测量，尤其是CD小且具有高深宽比的样品。如何实现侧壁粗糙度的有效测量以支撑工艺改善及可靠性评估为待攻克难题。     a)    本方案涉及的机台为原子力显微镜AFM（Park NX20），探针曲率半径＜10 nm。b)    可获取的信息：沟槽侧壁粗糙度、STD（Standard Deviation）随深度的分布。c)    优势：创新性实现沟槽侧壁粗糙度量测，为工艺改善提供重要支撑，此外，通过数据分析可以得到STD随深度的分布。     在半导体工艺中，刻蚀后的沟槽表面存在诸多划痕，过高的粗糙度将影响器件的迁移率和栅氧可靠性，往往需要对侧壁表面进行退火等工艺优化处理。尽管SEM能够观察到一定变化，但无法提供准...

  在半导体、新能源、催化等前沿领域，材料性能的提升依赖于对原子级结构与动态行为的精准解析。传统透射电子显微镜（TEM/STEM）虽能提供高分辨成像，但面临信息维度单一和参数固定性的局限，近些年来发展的4D-STEM技术耦合了多个维度信息，能够全面捕捉电子散射的完整物理信息。     本方案使用的机台为日本电子球差透射电子显微镜（Cs-TEM，JEOL NEOARM 200），搭配Merlin直接电子探测器相机采集4D-STEM数据，通过python代码处理，可以获得： 任意虚拟探测器对应的实空间图像 电子叠层重构成像 质心偏移（CoM）计算 微区电磁场测量 微区应变分布测量 微区晶体取向测量     图1展示了通过在倒空间（衍射平面）设置不同弧度、形状、位置的虚拟探测器作为mask；并进一步积分得到的样品实空间图像。 明场像（BF）收集衍射图谱中心的透射电子（低散射角，接近光轴），主要反映样品厚度、密度及非晶结构的形貌差异。 低角度环形暗场像（LAADF）收集小角度弹性散射电子，可用于晶体应变与取向分析。 环形...