近年來以氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導體材料功率元件，以其優越的高臨界電場強度和導通狀態下的通道導電性能，快速融入快充配件及消費電子品行業，並成為多款手機和平板電腦的標準配備。隨著元件性能的持續提升以及新能源汽車的蓬勃發展，GaN功率元件迎來了嶄新的應用場景。
第三代半導體元件的製程不容小覷，多以磊晶方式堆疊，使得磊晶層之間以及磊晶層與基板之間存在顯著晶格常數差異。為了達到高品質的磊晶，製程中必須精準控制應變，以降低表面差排密度。然而，這個過程難免會有疏漏，因此在第三代半導體元件的研發過程中，準確定位差排等缺陷變得不可或缺，對於製程的優化至關重要。
在這關鍵的背景下，穿透式電子顯微鏡技術嶄露頭角，提供高解析度的缺陷資訊。穿透式電子顯微鏡的樣品製備流程複雜，通常需要依賴FIB定點切割，再加上其有限的觀察視野，對晶體缺陷的研究受到極大的限制。特別是在第三代半導體材料的磊晶製程中，差排等缺陷將沿著磊晶方向延伸至表面，因此迫切需要一種非破壞性的表面缺陷分析技術，以滿足元件開發的需求。
蔡司掃描式電子顯微鏡（SEM）技術引領著新的突破。通過陰極螢光（SEM Cathodoluminescence，SEM-CL）和電子通道對比成像（Electron Channeling Contrast Imaging，ECCI）技術，蔡司SEM為我們提供了非破壞性且高效的缺陷分析方法，極大地提升了磊晶層分析的效率，同時進一步提高了後續元件製程的良率。
SEM-CL技術利用電子束對樣品表面進行能量激發，由於缺陷和基板的能態差異，導致放出不同波長的光子，這種光子被捕獲並清楚地顯示了磊晶中產生的缺陷。此外，SEM-CL技術還能夠同時分析半導體材料的光學特性，使得分析更加全面。與之相對的，ECCI技術在數據採集效率和圖像解析度方面更為優越，能夠提供奈米級別的解析度，實現對材料內部奈米級缺陷的準確觀察。ECCI利用入射電子束和晶格表面之間的夾角，實現小角度偏移，進而引起背散射電子產額的劇烈變化。這種原理使得僅有數十奈米大小的缺陷在屏幕上展現出強烈的對比，讓使用者能夠清晰地觀察材料內部微小的缺陷。