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Invention peut aider à traiter Purifier Pour Faire Semiconductors

Published on August 4, 2010 at 8:26 PM

Pureté des ingrédients est une préoccupation constante pour l'industrie des semiconducteurs, car une simple trace de contaminants peuvent endommager ou détruire les dispositifs minuscules. Dans une étape vers la résolution d'un problème de longue date dans la fabrication de semi-conducteurs, les scientifiques de JILA et ses collaborateurs ont utilisé leur version unique d'un «peigne à dents fines" pour détecter des traces infimes de molécules de contaminants dans le gaz arsine utilisé pour fabriquer une variété de la photonique périphériques.

JILA est un institut conjoint de l'Institut National des Standards and Technology (NIST) et l'Université du Colorado à Boulder (CU). La recherche a été menée avec des collaborateurs de NIST à Boulder campus et Matheson Tri-Gas (Longmont, Colorado).

Une invention peut aider à purifier le NIST un procédé pour fabriquer des semi-conducteurs utilisés dans des dispositifs tels que des diodes électroluminescentes (DEL). © Igor Stepovik / gracieuseté de Shutterstock

La recherche, décrite dans un nouveau livre *, utilisé une invention du NIST / CU appelée cavité améliorée spectroscopie directe peigne de fréquence (CE-MSFC) .** Il se compose d'un peigne de fréquence optique, un outil pour générer précision des couleurs différentes, ou des fréquences , de la lumière adaptée pour analyser la quantité, la structure et la dynamique des divers atomes et des molécules simultanément. La technique offre une combinaison unique de vitesse, sensibilité, la spécificité et la couverture de fréquence large.

L'industrie des semiconducteurs a longtemps lutté pour trouver des traces d'eau et d'autres impuretés dans les gaz arsine utilisé dans la fabrication des semiconducteurs III-V pour les diodes électroluminescentes (DEL), l'énergie solaire des cellules et des diodes laser pour lecteurs de DVD. Les contaminants peuvent altérer les propriétés électriques et optiques des semi-conducteurs une. Par exemple, la vapeur d'eau peut ajouter de l'oxygène à la matière, en réduisant la luminosité périphérique et de fiabilité. Des traces d'eau sont difficiles à identifier dans l'arsine, qui absorbe la lumière dans un complexe, modèle congestionnée à travers une large gamme de fréquences. La plupart des techniques analytiques ont des inconvénients importants, tels que les équipements importants et complexes ou d'une plage de fréquences étroite.

Le système de peigne JILA, précédemment démontré comme un «alcootest» pour la détection de la maladie ***, a été modernisé récemment pour l'accès des longueurs d'onde de la lumière, où l'eau absorbe fortement et arsine n'a pas, pour mieux cerner l'eau. Le nouveau document décrit la première démonstration du système de peigne dans une application industrielle.

Dans les expériences JILA, gaz arsine a été placée dans une cavité optique où il a été «peigné» par des impulsions de lumière. Les atomes et des molécules dans la cavité absorbé une certaine énergie de la lumière aux fréquences où ils passent des niveaux d'énergie, vibrer ou faire pivoter. Le peigne "dents" ont été utilisés pour mesurer précisément l'intensité des différentes nuances de la lumière infrarouge avant et après l'interaction. En détectant les couleurs qui ont été absorbées et en quelles quantités, comparées à un catalogue de signatures d'absorption connus pour différents atomes et des molécules-les chercheurs ont pu mesurer la concentration de l'eau à des niveaux très bas.

A seulement 10 molécules d'eau par milliard de molécules d'arsine peut causer des malformations des semi-conducteurs. Les chercheurs ont détecté de l'eau à des niveaux de 7 molécules par milliard dans le gaz azote, et à 31 molécules par milliard dans l'arsine. Les chercheurs travaillent actuellement sur l'extension du système de peigne encore plus loin dans l'infrarouge et visant des parties par billion de sensibilité.

La recherche a été financée par le Bureau de la Force aérienne de la recherche scientifique, Defense Advanced Research Projects Agency, Defense Threat Reduction Agency, Agilent Technologies, et le NIST.

* KC COSSEL, F. Adler, KA Bertness, MJ Thorpe, juge Feng, MW Raynor, J. Ye. 2010. L'analyse des traces d'impuretés dans le gaz à travers la cavité semi-Enhanced spectroscopie peignes de fréquences directes. Physique appliquée B. Publié en ligne le 20 Juillet.

** Le brevet américain numéro 7,538,881: Sensible, massivement parallèles, large bande passante, en temps réel la spectroscopie, publié en mai 2009, le NIST dossier numéro 06-004, la technologie de transfert de numéro de dossier CU CU1541B. Droits de licences ont été consolidés dans les CU.

*** Voir «peigne de fréquence 'optique capable de détecter la maladie de Breath of", dans le NIST Tech Battre le 19 février 2008, au peigne # www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2008_0219.htm .

Last Update: 3. October 2011 04:02

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