高解析X光繞射分析儀 (HRXRD)
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技術原理 |
Bruker Discover D8 為一多功能高解析 X 光繞射分析儀，除了基本的粉末繞射與薄膜低掠角繞射的分析功能外，還擁有三晶 (triple-crystal) 的高分辨解析器，可以針對單晶的薄膜進行結晶性分析，以及化合物的組成或濃度分析；還可以進行倒晶格空間分佈 (RSM) 的分析，由此可以得到磊晶晶格排列堆疊是否有受到擠壓的訊息。
對於大多數的薄膜應用可以進行多晶成份的相鑑定，或是單/多晶的結晶晶粒尺寸分析。此外利用 X 光全反射的特性 (X-Ray Reflection, XRR) 可以進行多/單層薄膜樣品的厚度、介面粗糙度與電子密度分析。受限於 X 光的穿透力與反射特性，目前 XRR 的分析極限約在 300nm 的厚度內，粗糙度的限制必須小於 5nm，非晶質亦可分析。
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分析應用 |
- 三晶高解析繞射分析 (Triple Crystal HRXRD)
- 結晶性分析 (Crystallinity)
- 晶粒尺寸分析 (Grain Size)
- XRR分析多層薄膜厚度，粗糙度與密度
- 化合物薄膜之濃度分析
- 低掠角薄膜繞射分析 (GID)
- 粉末繞射分析 (Powder XRD)
- 晶體結構與相鑑定
- 晶格參數分析
- 氧化、腐蝕與薄膜鍍層相鑑定
- RSM(Reciprocal Space Mapping)分析
- 磊晶分析
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機台種類 |
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圖-1 Bruker Discover D8
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應用實例 |
圖2 ITO 薄膜由PEAK FWHM可以估算晶粒尺寸 |
圖3 (a) GaN磊晶層厚度與組成分析 |
圖4 (b) GaN磊晶層RSM分析 |
圖5 (c) SiGe磊晶高解析光譜 |
圖6 (d) XRR分析HfOx薄膜厚度、密度與粗糙度 |
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常見問題 |
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Q1. XRD 樣品分析尺寸大小限制 ? |
A. X光Beam size約為10 mm x 0.6 mm，建議樣品最小要有1cm x 1cm以上，最大可放置12吋晶圓不需要裂片就可以分析。
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Q2. XRD 可以提供什麼樣的資訊 ? |
A. XRD 除了可提供樣品結晶方向外，還可計算Grain Size、結晶度，並可搭配database量測組成比例。
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Q3. 如欲分析多層薄膜厚度、粗糙度與密度可以做何種分析 ? |
A. 可以利用XRR (薄膜X光反射) 進行非破壞性的多層膜分析。
XRR是利用XRD反射圖譜經由curve fitting，可得到薄膜厚度、表面與介面的粗糙度，以及薄膜的電子密度等資訊。
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Q4. XRR 分析樣品有何限制 ? |
A. 各層膜厚需介於2nm~200nm之間，粗糙度的限制必須小於5nm，非晶質亦可分析。
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Q5. 如欲分析 XRD 需提供那些資訊 ? |
A. 1.分析目的 2.薄膜的厚度 3.薄膜的材料組成
如果是未知材料，建議可以先使用EDX確認成分後再進行XRD分析。
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聯絡窗口 |
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