Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD

Uppfinning kan hjälpa Rena process för halvledare

Published on August 4, 2010 at 8:26 PM

Renhet av ingredienser är ett ständigt bekymmer för halvledarindustrin, eftersom endast spår av föroreningar kan skada eller förstöra små enheter. I ett steg mot att lösa ett långvarigt problem i halvledartillverkning har forskare vid JILA och medarbetare använde sin unika version av en "fintandad kam" för att upptäcka ytterst ringa spår av föroreningar molekyler i arsin gasen används för att göra en mängd olika fotonik enheter.

JILA är en gemensam institution av National Institute of Standards and Technology (NIST) och University of Colorado i Boulder (CU). Undersökningen genomfördes med medarbetare från NIST: s Boulder Campus och Matheson Tri-Gas (Longmont, Colorado).

En NIST uppfinning kan hjälpa rena en process för halvledare som används i enheter som lysdioder (LED). © Igor Stepovik / artighet Shutterstock

Den forskning, som beskrivs i ett nytt papper, * används en NIST / CU uppfinning som kallas cavity-enhanced direkt spektroskopi frekvenskamstekniken (CE-DFCS) .** Den består av en optisk frekvens kam-ett verktyg för exakt generera olika färger, eller frekvenser , av ljus anpassade för att analysera mängden, strukturen och dynamiken av olika atomer och molekyler samtidigt. Tekniken erbjuder en unik kombination av snabbhet, känslighet, specificitet och bred frekvens täckning.

Halvledarindustrin har länge kämpat för att hitta spår av vatten och andra föroreningar i arsin gas som används i tillverkningen av III-V halvledare för lysdioder (LED), sol-energi celler och laserdioder för DVD-spelare. De föroreningar kan förändra en halvledare elektriska och optiska egenskaper. Till exempel kan vattenånga lägga syre till materialet, vilket minskar enhetens ljusstyrka och tillförlitlighet. Spår av vatten är svåra att identifiera i arsin, som absorberar ljus i en komplex, överbelastad mönster över ett brett frekvensområde. De flesta analysmetoder har betydande nackdelar, såsom stora och komplexa utrustning eller ett smalt frekvensområde.

JILA kam-systemet, som tidigare visat som en "Breathalyzer" för att upptäcka sjukdomen ***, uppgraderades nyligen för att komma längre våglängder av ljus, där vatten kraftigt absorberar och arsin inte, att bättre identifiera vattnet. Det nya dokumentet beskrivs den första demonstrationen av kammen system i en industriell tillämpning.

I JILA experiment, arsin gas placeras i en optisk hålrum där det var "kammade" av ljuspulser. Atomer och molekyler inne i kaviteten absorberade ljus energi vid frekvenser där de byter energinivåer, vibrera eller rotera. Kammen är "tänder" användes för att exakt mäta intensiteten i olika nyanser av infrarött ljus före och efter interaktioner. Genom att upptäcka vilka färger togs upp och i vilka mängder, matchas mot en katalog av kända absorption signaturer för olika atomer och molekyler-forskarna kunde mäta vatten koncentration till mycket låga nivåer.

Bara 10 vattenmolekyler per miljard molekyler arsin kan orsaka halvledare defekter. Forskarna upptäckt vatten på nivåer av 7 molekyler per miljarder kvävgas, och vid 31 molekyler per miljarder arsin. Forskarna arbetar nu med att utvidga kammen systemet ännu längre in i infraröda och siktar på delar per biljon känslighet.

Forskningen har finansierats av Air Force Office of Scientific Research, Defense Advanced Research Projects Agency, Defense Threat Reduction Agency, Agilent Technologies, och NIST.

* KC Cossel, F. Adler, KA Bertness, MJ Thorpe, J. Feng, MW Raynor, J. Ye. 2010. Analys av spårämnen i Semiconductor gas via cavity-Enhanced Direkt frekvenskamstekniken spektroskopi. Tillämpad fysik B. Publicerad på nätet den 20 juli.

** US Patent Number 7.538.881: Känslig, massivt parallella, Broad-Bandwidth, Real-Time Spektroskopi, utfärdade i maj 2009, NIST docket nummer 06-004, CU Technology Transfer målnummer CU1541B. Licensiering rättigheter har konsoliderats i CU.

*** Se "Optisk" frekvenskamstekniken "kan upptäcka Breath of Disease", i NIST Tech Vispa Feb 19, 2008, kl www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2008_0219.htm # kam .

Last Update: 6. October 2011 18:48

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit