RM5 – Giải pháp Khoa học bán dẫn

RM5 thật sự là giải pháp cho xu thế vì không cần phá mẫu để khai thác tính chất vật liệu.

Rất phù hợp cho các ứng dụng Bán dẫn trong việc xác định sự ảnh hưởng của khuyết tật lên hiệu năng. Vì thế, hôm nay hãy cùng Việt Nguyễn tìm hiểu về các ưu điểm mà RM5 mang lại cho mảng lĩnh vực nhé!

Điểm chính RM5 trong Bán dẫn

Sự đồng bộ giữa điện tử và cơ khí đảm bảo hiệu năng và độ tin cậy của bán dẫn.

Khuyết tật trong bán dẫn, như Silicon có thể xác định bằng kính hiển vi Raman.

Ảnh hóa vị trí và độ rộng peak là yếu tố làm rõ sự biến dạng và vùng tinh thể Silicon xung quang vùng khuyết tật.

Giới thiệu

Bán dẫn là chốt liên kết ngành công nghiệp điện tử hiện đại. Khi chế tạo thiết bị bán dẫn, điểm khuyết tật vật liệu bán dẫn phải được kiểm soát. Sự xuất hiện của khuyết tật trong bán dẫn sẽ ảnh hưởng hiệu suất, hiệu năng và độ tin cậy.

Kính hiển vi Raman là kỹ thuật tuyệt vời cho khảo sát vật liệu bán dẫn. Vì nó nhạy đến mức phát hiện những thay đổi nhỏ nhất trong tính quang học mạng tinh thể. Khuyết tật gây nên biến dạng mạng tinh thể dẫn đến tính quang học mạng tinh thể thay đổi.

Raman sẽ trở nên mạnh mẽ hơn khi kết hợp với kính hiển vi vì có thể ảnh hóa sự biến thiên tính chất trong bán dẫn.

Trong bài viết lần này, kính hiển vi RM5 của Edinburgh sẽ được sử dụng để phân tích và ảnh hóa sự biến dạng trong tấm Wafer Si.

Vật liệu và phương pháp RM5

Tất cả phép đo đều được thực hiện bằng RM5 với ống laser 532 nm^-1 và cách tử 2400 gr/mm. Khuyết tật vết lõm được tạo trên các tấm Wafer được mua từ bên P.

Khuyết tật vết lõm sẽ được ảnh hóa bằng SurfMAP® để đảm bảo tính lấy nét trong cả phép đo.

Còn vị trí và độ rộng peak sẽ được thực hiện bằng Ramacle®

Hình 1: Thiết bị kính hiển vi Raman model RM5 Edinburgh được sử dụng

Quang phổ Raman của Wafer Si được thực hiện bằng RM5

Tinh thể Si là một trong những vật liệu bán dẫn thông dụng trong dụng cụ điện tử. Nó tạo phổ đặc trưng khi sử dụng Raman kiểm tra, như hình (x). Tính nổi bật trong quang phổ là peak nhọn ở 521 cm^-1, điều này cho thấy độ nhạy khi phát hiện sự thay đổi cấu trúc và quang điện tử.

Hình 2: Phổ Raman của Silicon với sơ đồ minh họa chế độ Phonon

Trong vật liệu mạng tinh thể như Si, chế độ Raman xuất hiện thông qua sự tán xạ ánh sáng không đàn hồi bởi phonon, là các lượng tử có năng lượng tỷ lệ với dao động mạng.

Phonon được đặc trưng bởi pha, trong đó các nguyên tử trong 1 ô mạng dao động và hướng đi của chúng đối với sóng truyền được minh họa ở hình nhỏ trong hình x. Phonon với tên gọi lần lượt, acoustic khi dao động trong pha, optical khi dao động lệch pha.

Và dao động chúng song song hoặc vuông góc với sóng truyền, lần lượt theo phương dọc và ngang. Còn nền phổ Raman của Si lần lượt các peak sau:

• Peak chính tại 521 cm-1 từ phonon phương dọc LO
• Peak yếu hơn tại 305 cm-1 và 956 cm-1 là acoustic ngang TA
• Peak quang học ngang TQ

Ảnh hóa khuyết tật tấm Wafer Silicon

Kết quả

Hình 3: Khoanh vùng Raman khu vực khuyết tật trên tấm Wafer

Phản biện

Sự biến dạng phổ biến trong vật liệu rắn và được hiểu là vị trí khoảng cách giữa nguyên tử.liên đới trong vật liệu bị thay đổi bởi ứng suất. Để khảo sát sự ảnh hưởng biến dạng lên tính quang học của Si thì.khuyết tật phải được tạo, như Hình 3a.

Khuyết tật và vùng xung quanh được phân tích bằng ảnh hóa Raman. Sự thay đổi đáng kể vị trí peak (Hình 3b) và độ rộng nửa cực đại.(FWHM) (Hình 3c) của chế độ phonon LO giải thích sự thay đổi biến dạng và độ kết tinh của Si. Quang phổ Raman từ đa điểm trên bản đồ được thể hiện trong Hình 3d và vị trí của.chúng được đánh dấu ở Hình 3a

Ở bản đồ vị trí peak, chế độ LO phonon biến thiên giữa 521.cm^-1 và 518 cm^-1 ở vùng quanh khuyết tật. Như thế sẽ nhất quán với sự biến dạng bền kéo của vật liệu; vì cấu trúc mạng giãn ra, nguyên tử sẽ xa hơn, và dao.động giảm dần so với lúc chưa biến dạng. Thêm vào đó, các nhiều peak đã biến thiên đáng kể, lên đến 32 cm^-1 trong.vùng khuyết tật, được ví như kết tinh nano Si.

Bản đồ FWHM xác thực sự xuất hiện các trạng thái kết tinh khác nhau trong tấm wafer. Với độ bầu cực trị của LO Phonon (4 cm^-1 đến 17 cm^-1) trong khuyết tật.cho thấy sự hạn chế phonon sẽ giải thích lý do sự xuất hiện của kết tinh nano Si. Sự điều tiết độ bầu phonon ở vùng quanh khuyết tật được cho là sự phân bố trạng thái biến dạng không thể phục hồi.

Kết luận

Kính hiển vi Raman là kỹ thuật nhạy và hiệu quả cho giám sát tính quang điện tử của bán dẫn Si. Ảnh hóa Raman của khuyết tật phản ánh sự hiện diện biến dạng và trạng thái kết tinh khác nhau.

Ngoài RM5 của Edinburgh, Việt Nguyễn còn có phân phối dòng sản phẩm không phá mẫu khác, cũng được ứng dụng rộng rãi trong Bán dẫn, đó là Máy quang phổ huỳnh quang vi tia X (µ-XRF) M4 TORNADO của Bruker. Quý khách có thể tham khảo thêm tại đây.

———

Quý khách có nhu cầu tư vấn, vui lòng liên hệ: