Invenção pode ajudar Processo Purify Para Fazer Semicondutores

Published on August 4, 2010 at 8:26 PM

Pureza dos ingredientes é uma preocupação constante para a indústria de semicondutores, porque um simples traço de contaminantes podem danificar ou estragar dispositivos minúsculos. Em um passo em direção à resolução de um problema de longa data na fabricação de semicondutores, cientistas da JILA e colaboradores usaram sua versão original de um "pente-fino" para detectar vestígios de moléculas de contaminantes no gás arsina usado para fazer uma variedade de fotônica dispositivos.

JILA é um instituto comum do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e da Universidade do Colorado em Boulder (CU). A pesquisa foi realizada com os colaboradores de Boulder do NIST campus e Matheson Tri-Gás (Longmont, Colorado).

A invenção NIST pode ajudar a purificar um processo para fabricar semicondutores usados ​​em dispositivos como diodos emissores de luz (LEDs). © Igor Stepovik / cortesia Shutterstock

A pesquisa, descrita em um artigo novo, * usado uma invenção NIST / CU chamada cavidade avançada espectroscopia de pente de freqüência direta (CE-DFCS) .** É composto de um pente de freqüência óptica-a ferramenta para geração de cores diferentes com precisão, ou freqüências , de luz adaptado para analisar a quantidade, estrutura e dinâmica de vários átomos e moléculas simultaneamente. A técnica oferece uma combinação única de velocidade, sensibilidade, especificidade e freqüência de cobertura ampla.

A indústria de semicondutores tem lutado muito para encontrar vestígios de água e outras impurezas no gás arsina utilizado na fabricação de semicondutores III-V para diodos emissores de luz (LEDs), de energia solar e células de diodos laser para aparelhos de DVD. Os contaminantes podem alterar as propriedades elétricas e ópticas de um semicondutor. Por exemplo, o vapor de água pode adicionar oxigênio para o material, reduzindo o brilho do dispositivo e confiabilidade. Vestígios de água são difíceis de identificar no arsina, que absorve a luz em um padrão complexo e congestionado em uma ampla faixa de freqüência. A maioria das técnicas analíticas têm desvantagens significativas, tais como equipamentos de grandes e complexas ou uma estreita faixa de freqüência.

O sistema de comb JILA, demonstradas previamente como um "bafômetro" para detectar *** doença, foi atualizado recentemente para acessar comprimentos de onda mais longos de luz, onde a água absorve fortemente e arsina não, para melhor identificar a água. O novo estudo descreve a primeira demonstração do sistema de pente em uma aplicação industrial.

Nos experimentos JILA, gás arsina foi colocado em uma cavidade óptica, onde foi "penteada" por pulsos de luz. Os átomos e moléculas no interior da cavidade absorvido alguma energia de luz em freqüências onde eles trocam os níveis de energia, vibrar ou rodar. O pente de "dentes" foram usados ​​para medir com precisão a intensidade de tons diferentes de luz infravermelha antes e depois das interações. Detectando que as cores foram absorvidos e em que quantidade, comparada com um catálogo de assinaturas absorção conhecido por diferentes átomos e moléculas, os pesquisadores puderam determinar a concentração de água para níveis muito baixos.

Apenas 10 moléculas de água por bilhão moléculas de arsina pode causar defeitos de semicondutores. Os pesquisadores detectaram água em níveis de 7 de moléculas por bilhões em gás nitrogênio, e em 31 de moléculas por bilhões em arsina. Os pesquisadores agora estão trabalhando na ampliação do sistema de comb ainda mais no infravermelho e apontando para partes por trilhão de sensibilidade.

A pesquisa foi financiada pelo escritório da força aérea da investigação científica, Advanced Research Projects Agency Defesa, Agência de Defesa Redução de Ameaças, Agilent Technologies, e NIST.

* KC Cossel, F. Adler, KA Bertness, MJ Thorpe, J. Feng, MW Raynor, J. Ye. 2010. Análise de traços de impureza em Gás Semiconductor via Cavity-Enhanced Espectroscopia Direta Frequency Comb. Applied Physics B. Publicado on line em 20 de julho.

** Patente dos EUA 7.538.881 número: Sensitive, Massively Parallel, largura de banda-larga, Real-Time Espectroscopia, emitido em Maio de 2009, NIST número docket 06-004, Tecnologia CU Transferência CU1541B número do processo. Direitos de licenciamento foram consolidadas no CU.

*** Veja "'pente de freqüência" Optical pode detectar o Breath of Disease ", em NIST Beat Tech 19 de fevereiro de 2008, no www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2008_0219.htm # comb .

Last Update: 3. October 2011 04:02

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