Invento podría ayudar a Proceso purificar para la fabricación de semiconductores

Published on August 4, 2010 at 8:26 PM

Pureza de los ingredientes es una preocupación constante para la industria de los semiconductores, ya que sólo un rastro de contaminantes puede dañar o arruinar pequeños dispositivos. En un paso hacia la solución de un problema de larga data en la fabricación de semiconductores, los científicos del JILA y colaboradores han utilizado su versión única de un "peine de dientes finos" para detectar trazas de moléculas contaminantes en el gas de arsina utilizan para hacer una variedad de la fotónica dispositivos.

JILA es un instituto conjunto del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y la Universidad de Colorado en Boulder (CU). La investigación fue realizada con colaboradores de Boulder NIST campus y Matheson Tri-Gas (Longmont, Colorado).

Un invento del NIST puede ayudar a purificar un proceso para la fabricación de semiconductores utilizados en dispositivos tales como diodos emisores de luz (LED). © Igor Stepovik / Shutterstock cortesía

La investigación, descrita en un artículo nuevo, * utiliza un invento del NIST / CU llamado cavidad mayor espectroscopía directa peine de frecuencias (CE DFCS) .** Se trata de un peine de frecuencias ópticas, una herramienta para la generación de precisión de diferentes colores, o frecuencias , de la luz-adaptado para analizar la cantidad, la estructura y dinámica de los diferentes átomos y moléculas simultáneamente. La técnica ofrece una combinación única de velocidad, la sensibilidad, la especificidad y la cobertura de frecuencia amplia.

La industria de semiconductores ha luchado durante mucho tiempo para encontrar rastros de agua y otras impurezas en el gas arsina utilizados en la fabricación de semiconductores III-V para diodos emisores de luz (LED), las células de energía solar y diodos láser para reproductores de DVD. Los contaminantes pueden alterar las propiedades ópticas y eléctricas de un semiconductor. Por ejemplo, el vapor de agua se pueden agregar oxígeno a los materiales, lo que reduce el brillo y la fiabilidad del dispositivo. Trazas de agua son difíciles de identificar en la arsina, que absorbe la luz en un patrón complejo, congestionadas en una amplia gama de frecuencia amplia. La mayoría de las técnicas de análisis tienen importantes inconvenientes, como el equipo grande y complejo o un estrecho rango de frecuencias.

El sistema de peine JILA, ya se ha demostrado como un "alcoholímetro" para detectar la enfermedad de ***, se ha actualizado recientemente para acceder a mayores longitudes de onda de la luz, donde el agua absorbe fuertemente la arsina y no, para identificar mejor el agua. El nuevo artículo describe la primera demostración del sistema de peine en una aplicación industrial.

En los experimentos JILA, gas arsina se coloca en una cavidad óptica donde fue "peinado" por pulsos de luz. Los átomos y las moléculas dentro de la cavidad absorbe un poco de energía de luz en las frecuencias en que cambian los niveles de energía, vibrar o girar. El peine de "dientes" se utiliza para medir con precisión la intensidad de los diferentes tonos de luz infrarroja, antes y después de las interacciones. Mediante la detección de los colores que fueron absorbidos y en qué cantidades, se compara con un catálogo de firmas conocidos por la absorción de los diferentes átomos y moléculas, los investigadores pudieron medir la concentración de agua a niveles muy bajos.

A sólo 10 moléculas de agua por millones de moléculas de arsina puede causar defectos de semiconductores. Los investigadores detectaron agua en los niveles de moléculas por 7 millones de dólares en gas nitrógeno, y en 31 moléculas por cada mil millones de arsina. Los investigadores están ahora trabajando en la ampliación del sistema de peine aún más en el infrarrojo y con el objetivo de partes por billón de sensibilidad.

La investigación fue financiada por la Oficina de la Fuerza Aérea de Investigaciones Científicas, Agencia de Defensa de Proyectos Avanzados de Investigación, Agencia de Defensa de Reducción de la Amenaza, Agilent Technologies, y NIST.

* KC Cassel, F. Adler, KA Bertness, MJ Thorpe, J. Feng, MW Raynor, J. Ye. 2010. El análisis de trazas de impurezas en el gas a través de la cavidad Semiconductor-Enhanced Espectroscopia directo peine de frecuencias. Física Aplicada B. Publicado en Internet el 20 de julio.

** Patente de EE.UU. número 7.538.881: Sensible, masivamente paralelo, de amplio ancho de banda, en tiempo real de Espectroscopía, emitido en mayo de 2009, el NIST número de expediente 06-004, la tecnología de transferencia de CU caso CU1541B número. Derechos de licencia se han consolidado en CU.

*** Consulte "óptico" peine de frecuencias "puede detectar el aliento de la enfermedad", en el NIST Tecnología Batir 19 de febrero 2008, en el # peine www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2008_0219.htm .

Last Update: 4. October 2011 13:34

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