HRXRD 高解析X光绕射分析仪
Bruker Discover D8 为一多功能高解析X光绕射分析仪，除了基本的粉末绕射与薄膜低掠角绕射的分析功能外，还拥有三晶(triple-crystal)的高分辨解析器，可以针对单晶的薄膜进行结晶性分析，以及化合物的组成或浓度分析；还可以进行倒晶格空间分布(RSM)的分析，由此可以得到磊晶晶格排列堆叠是否有受到挤压的讯息。
对于大多数的薄膜应用可以进行多晶成份的相鉴定，或是单/多晶的结晶晶粒尺寸分析。
此外利用X光全反射的特性(X-Ray Reflection, XRR)可以进行多/单层薄膜样品的厚度、介面粗糙度与电子密度分析。
受限于X光的穿透力与反射特性，目前XRR的分析极限约在300nm的厚度内，粗糙度的限制必须小于5nm，非晶质亦可分析。
分析应用
- 三晶高解析绕射分析 (Triple Crystal HRXRD)
- 结晶性分析 (Crystallinity)
- 晶粒尺寸分析 (Grain Size)
- XRR分析多层薄膜厚度，粗糙度与密度
- 化合物薄膜之浓度分析
- 低掠角薄膜绕射分析 (GID)
- 粉末绕射分析 (Powder XRD)
- 晶体结构与相鉴定
- 晶格参数分析
- 氧化、腐蚀与薄膜镀层相鉴定
- RSM(Reciprocal Space Mapping)分析
- 磊晶分析
机台种类
图-1 Bruker Discover D8
应用实例
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图-2 ITO 薄膜由PEAK FWHM可以估算晶粒尺寸
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图-3 (a) GaN磊晶层厚度与组成分析
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图-4 (b) GaN磊晶层RSM分析
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图-5 (c) SiGe磊晶高解析光谱
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图-6 (d) XRR分析HfOx薄膜厚度、密度与粗糙度
常见问题
Q1. XRD 样品分析尺寸大小限制 ?
A. X光Beam size约为10 mm x 0.6 mm，建议样品最小要有1cm x 1cm以上，最大可放置12吋晶圆不需要裂片就可以分析。
Q2. XRD 可以提供什么样的资讯 ?
A. XRD 除了可提供样品结晶方向外，还可计算Grain Size、结晶度，并可搭配database量测组成比例。
Q3. 如欲分析多层薄膜厚度、粗糙度与密度可以做何种分析 ?
A. 可以利用XRR (薄膜X光反射) 进行非破坏性的多层膜分析。
XRR是利用XRD反射图谱经由curve fitting，可得到薄膜厚度、表面与介面的粗糙度，以及薄膜的电子密度等资讯。
XRR是利用XRD反射图谱经由curve fitting，可得到薄膜厚度、表面与介面的粗糙度，以及薄膜的电子密度等资讯。
Q4. XRR 分析样品有何限制 ?
A. 各层膜厚需介于2nm~200nm之间，粗糙度的限制必须小于5nm，非晶质亦可分析。
Q5. 如欲分析 XRD 需提供那些资讯 ?
A. 1.分析目的 2.薄膜的厚度 3.薄膜的材料组成
如果是未知材料，建议可以先使用EDX确认成分后再进行XRD分析。
如果是未知材料，建议可以先使用EDX确认成分后再进行XRD分析。
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