Análise de matérias-primas para semicondutores

Esta nota de aplicação demonstra o uso de GD-OES de RF pulsado para perfilamento de profundidade nanométrico de poços quânticos e pontos quânticos de (Al,Ga)N. A técnica auxilia na otimização do processo e no controle de qualidade da espessura e composição das camadas em estruturas optoeletrônicas UV avançadas.

Esta nota de aplicação demonstra como a técnica HORIBA SMS multimodal otimizada para UV profundo pode ser aplicada para caracterizar substratos de 4H-SiC cultivados por PVT, bem como estruturas epitaxiais de 4H-SiC.

As tecnologias de telas emergentes exigem alto brilho, baixo consumo de energia e maior vida útil. Matrizes de LEDs autoemissivos de tamanho micrométrico, ou microLEDs (µLEDs), são consideradas fortes candidatas a substituir as telas OLED ou LCD atuais.

O fósforo desempenha um papel fundamental na obtenção de luz branca, tanto em LEDs azuis com fósforo quanto em LEDs ultravioleta próximos com fósforo. Para melhorar o brilho dos LEDs brancos, é necessário que toda a partícula de fósforo emita luz de forma homogênea. Ao medir o fósforo usado como LED branco com catodoluminescência (CL), é possível observar a área da partícula de fósforo que não emite luz. O sistema de CL é usado para avaliar a área não luminescente, visando melhorar a eficiência e as características de luminescência.

A espectroscopia Raman é uma ferramenta essencial para a caracterização de semicondutores. No entanto, a resolução espacial da espectroscopia Raman é limitada pelo limite de difração a cerca de 200-300 nanômetros, o que pode ser insuficiente para analisar as características cada vez menores dos dispositivos eletrônicos modernos.

A espectroscopia Raman permite uma análise precisa e não destrutiva de tensões em semicondutores de 4H-SiC. Este estudo demonstra como os deslocamentos dos picos nos espectros Raman revelam variações de tensão decorrentes de tratamentos de superfície como corte, lapidação e CMP (polimento químico-mecânico), auxiliando no controle de qualidade e na otimização de processos na indústria eletrônica.

A elipsometria espectroscópica modulada em fase é uma excelente técnica para a caracterização de alta precisão de dispositivos TFT-LCD completos. A técnica permite a determinação da espessura do filme, propriedades ópticas, mas também propriedades mais complexas, como camadas graduadas ou anisotrópicas e o efeito de dopantes. Na indústria de telas planas, a pressão para reduzir os custos de fabricação é grande e ferramentas de metrologia confiáveis são necessárias para controlar as diferentes etapas do processo. A elipsometria espectroscópica é uma técnica não destrutiva que apresenta recursos avançados e confiabilidade comprovada, ideal para qualificação e controle de produção em linha.

A tecnologia CMP é essencial no processo de fabricação de circuitos integrados semicondutores (LSI) em larga escala. A sílica coloidal é amplamente utilizada como suspensão para CMP devido ao seu formato esférico e limpo. A sílica coloidal foi medida por meio de Partica CENTRIFUGE e sua repetibilidade de medição foi confirmada.

A espectroscopia Raman é uma técnica muito adequada para determinar tanto a fração de Ge quanto a deformação em camadas de SiGe e camadas de cobertura de Si. Além disso, a possibilidade de usar linhas de excitação UV e visível no mesmo instrumento é essencial para estudar estruturas compostas por uma camada de cobertura de silício sobre uma camada de SiGe. O teor relativo de Ge na camada constante de Si1-xGex é calculado a partir do espectro Raman visível e a deformação da camada de cobertura de Si é derivada do espectro Raman UV.

A concentração de oxigênio em wafers de silício tem um impacto significativo em sua resistência elétrica. Portanto, é crucial controlar a concentração de oxigênio, mesmo em quantidades extremamente pequenas, nesses wafers. No entanto, surge um desafio ao analisar monocristais altamente dopados. Devido às suas propriedades únicas e altos níveis de dopagem, a análise de oxigênio nessas amostras torna-se mais difícil. A presença de impurezas e dopantes pode interferir na medição precisa da concentração de oxigênio usando espectroscopia FT-IR.

Os nanotubos de carbono (CNTs) são materiais finos, leves e flexíveis, semelhantes a filamentos, compostos inteiramente de átomos de carbono. Os CNTs agregam-se facilmente, sendo essencial compreender e controlar o estado de agregação para alcançar o desempenho esperado. Para isso, é necessário um método analítico que possa avaliar rapidamente uma ampla gama de distribuições de tamanho de partículas (PSD), desde dispersões isoladas até agregações, com alta resolução.

A elipsometria espectroscópica por modulação de cristal líquido é uma excelente técnica para a caracterização de alta precisão da heteroestrutura semicondutora composta AlGaN/GaN. Utilizando o elipsômetro espectroscópico MM-16, é possível determinar a espessura do filme e as dispersões ópticas de toda a estrutura de forma simples, mesmo quando o filme possui vários micrômetros de espessura. O conhecimento detalhado dos parâmetros ópticos das ligas de AlGaN é crucial, por exemplo, para o projeto de dispositivos optoeletrônicos. Além disso, a partir dos parâmetros ópticos, uma curva de calibração pode ser construída para fornecer uma determinação rápida e eficiente do teor de alumínio nas camadas de AlGaN. Assim, a elipsometria espectroscópica também se mostra uma técnica não destrutiva para a determinação da composição da liga de AlGaN. Este método pode ser igualmente aplicado a outros semicondutores compostos, como SiGe, semicondutores II-VI ou semicondutores III-V clássicos.

A elipsometria espectroscópica é uma técnica poderosa para caracterizar a espessura e as constantes ópticas de estruturas ferroelétricas complexas com alta exatidão e precisão. As características específicas de modelagem neste estudo incluem a caracterização do substrato de safira anisotrópico, da camada superficial rugosa e da inhomogeneidade da camada com a profundidade.

Realizamos análises de espessura e composição de revestimentos de dupla camada de NiP/Au em contatos de Cu em um circuito impresso flexível, utilizando um microscópio analítico de raios X HORIBA. Detectamos com sucesso a presença de Au em uma camada ultrafina sem qualquer preparação prévia da amostra. Os resultados de espessura dos revestimentos de Au e NiP foram consistentes com os valores fornecidos e apresentaram boa repetibilidade.

A obtenção simultânea de imagens por raios X de transmissão e raios X fluorescentes é eficaz para detectar defeitos dentro de componentes eletrônicos.

A elipsometria espectroscópica é uma técnica poderosa para a caracterização de alta precisão da espessura e das constantes ópticas de sistemas multicamadas de GeSbTe para aplicações em discos ópticos regraváveis. Demonstrou-se que a medição na faixa do infravermelho próximo (NIR) proporciona maior precisão na análise desses materiais. O uso da análise de múltiplas amostras reduz as correlações de parâmetros e os erros para as camadas mais finas. Graças aos recursos avançados de modelagem incluídos no software DeltaPsi2, a análise dessas estruturas, mesmo com camadas depositadas em ambos os lados do substrato, torna-se um procedimento simples.

A análise rápida de partículas metálicas microscópicas é uma aplicação importante na engenharia (por exemplo, análise de desgaste de motores). A varredura por microfluorescência de raios X (micro-XRF) e a análise pontual de fragmentos específicos identificam sua composição química.

Para estruturas multicamadas, é sempre útil e muitas vezes necessário conhecer as propriedades de cada filme. Utilizando o elipsômetro NIR UNISEL Jobin Yvon é possível investigar a espessura e as propriedades ópticas de toda a estrutura PDP de forma simples e direta. Para garantir alta produtividade em qualidade e quantidade, o elipsômetro FF-1000 é dedicado à indústria de painéis planos, com uma plataforma de amostras de grande área totalmente automatizada, capaz de aceitar amostras de até 1000 mm x 1000 mm. Esta ferramenta de metrologia de filmes finos, precisa e automatizada, oferece desempenho excepcional e confiabilidade comprovada para o controle de qualidade online dos processos de produção.

Os elipsômetros espectroscópicos são ferramentas ópticas de medição de filmes finos, utilizadas para determinar a espessura e as constantes ópticas (n, k) de estruturas de filmes finos. São amplamente utilizados nas indústrias de microeletrônica, displays, fotônica, fotovoltaica, iluminação, revestimentos ópticos e funcionais e biotecnologia. Em comparação com outros instrumentos de metrologia óptica, a principal vantagem dos elipsômetros espectroscópicos reside na alta precisão e simplicidade de suas medições experimentais, além das informações físicas e materiais obtidas a partir da caracterização das constantes ópticas.

Nosso XGT-9000SL permite a análise de falhas em nível microscópico em amostras grandes, de forma não destrutiva, graças à sua grande capacidade de câmara e às suas microprobes.

A combinação da capacidade de microfeixe e medição de espessura torna o XGT-9000 uma ferramenta útil para o controle de qualidade de semicondutores, que apresentam padrões finos e estreitos. A sensibilidade à espessura depende dos elementos analisados, mas pode atingir o nível de Angstrom.

A μ-XRF é uma técnica analítica não destrutiva que permite inspecionar defeitos, mesmo os não visíveis, no interior de uma amostra, devido à alta penetração dos raios X. Esta nota de aplicação apresenta a análise de falhas para detectar migração iônica, vazios e materiais estranhos em componentes eletrônicos utilizando o XGT-9000, com destaque para a irradiação vertical de uma sonda de 10 μm e a obtenção simultânea de imagens de raios X fluorescentes e de transmissão.

A elipsometria espectroscópica modulada em fase é uma excelente técnica para a caracterização de alta precisão de estruturas OLED completas. A técnica permite a determinação da espessura do filme, das propriedades ópticas e do efeito de dopantes nas camadas ativas. Para aplicações de altíssima produtividade, onde painéis planos de grande área precisam ser caracterizados em um ambiente de produção, o elipsômetro Jobin Yvon FF-1000 possui uma plataforma de amostras totalmente automatizada, capaz de aceitar amostras de até 1000 mm x 1000 mm. Esta ferramenta de metrologia de filmes finos, precisa e automatizada, oferece desempenho excepcional e confiabilidade comprovada para o controle de qualidade on-line de processos de produção.

A caracterização de diamante sintético produzido por CVD através de espectroscopia e imagem de catodoluminescência hiperespectral permite a detecção e localização precisa de defeitos pontuais luminescentes NV promissores para sistemas mecânicos quânticos inovadores de estado sólido. Neste trabalho, realizamos o crescimento epitaxial por CVD em um padrão de micropilares gravados em um substrato de diamante. A análise de catodoluminescência (CL) revelou que os centros NV foram localizados com sucesso nas bordas dos pilares.

Dielétricos de alta constante dielétrica (high-k) estão sendo investigados para substituir o dielétrico de porta convencional de SiO₂ ou SiOₓNᵧ em diversas aplicações de dispositivos CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Óxidos de alumínio e háfnio (HfAlO) foram investigados neste estudo, pois atendem às propriedades físicas necessárias para tais aplicações. A estrutura e a composição dos filmes de aluminato de háfnio, bem como a interface HfAlO/Si, desempenham um papel crucial na otimização de dispositivos CMOS. Para este estudo, foram utilizadas técnicas ópticas complementares. A elipsometria espectroscópica no ultravioleta extremo (VUV) e a espectroscopia no infravermelho (FTIR-ATR) fornecem uma caracterização precisa da espessura do filme fino e das propriedades ópticas próximas e acima da banda proibida.

Nesta Nota Aplicação, a elipsometria espectroscópica, uma técnica padrão de caracterização óptica usada para medir espessuras multicamadas e constantes ópticas (n, k), foi aplicada com sucesso para caracterizar dispositivos OLED encapsulados. Este relatório também investiga o processo de envelhecimento do OLED. A elipsometria espectroscópica é uma técnica poderosa para caracterizar a espessura e as constantes ópticas de dispositivos OLED encapsulados. No caso de encapsulamento não transparente, a combinação de medições elipsométricas através do substrato de vidro e os recursos avançados de modelagem do software DeltaPsi2 permitem analisar “esta amostra reversa”.

A ocorrência de discordâncias de rosca é comum em cristais de GaN crescidos sobre substratos de safira. Acredita-se que isso seja causado pela grande diferença de parâmetros de rede entre a safira e o GaN. O cristal pode parecer uniforme na imagem de microscopia eletrônica de varredura (MEV), mas manchas escuras, como as discordâncias de rosca, podem ser observadas ao medir a intensidade da catodoluminescência (CL) no comprimento de onda de 362 nm, que corresponde à emissão da borda da banda.

A elipsometria espectroscópica é uma excelente técnica para a caracterização de alta precisão de painéis de displays TFT-LCD baseados em tecnologias de a-Si e LTPS. Graças à sensibilidade do elipsômetro espectroscópico UVISEL e aos recursos avançados de modelagem incluídos no software DeltaPsi2, é possível detectar, em uma estrutura multicamadas, diferentes camadas de a-Si processadas por diversos métodos. Além disso, as medições de elipsometria espectroscópica permitem a determinação do tamanho de grão de filmes de p-Si e demonstram a capacidade de caracterizar a cristalinidade do silício com alta precisão.

A tecnologia OLED desempenha um papel importante na tecnologia de displays, pois oferece diversas vantagens em comparação com a tecnologia LCD, entre as quais se destacam a eficiência e a alta qualidade de imagem, o alto contraste e o menor consumo de energia. Além disso, essa tecnologia possui um aspecto ecológico, já que utiliza materiais orgânicos recicláveis. No entanto, a melhoria do desempenho dos dispositivos produzidos por essas tecnologias requer um conhecimento preciso de suas propriedades ópticas e estruturais, que pode ser obtido por meio da elipsometria espectroscópica. Essa técnica óptica não destrutiva e sensível é capaz de caracterizar camadas com espessuras de alguns angstroms e fornece informações sobre o estado da superfície, a microestrutura de materiais compósitos, etc.

Este artigo descreve a resolução de problemas e a análise de defeitos em componentes embutidos em resinas opacas, tanto em componentes individuais quanto em placas de circuito impresso completas. A análise quantitativa em nível de ppm é ideal para garantir a conformidade com as diretivas WEEE/RoHS.

A combinação da resolução espacial inovadora e da sensibilidade do XGT-5000 faz dele o instrumento ideal para análises rápidas de componentes eletrônicos, seja para análise de elementos nocivos restritos (legislação WEEE/RoHS 'livre de chumbo'), solução de problemas ou P&D.

Impulsionado por aplicações como TVs com retroiluminação LED e iluminação de estado sólido, o mercado global de LEDs está crescendo rapidamente. Os principais desafios para a iluminação LED em geral incluem a redução dos custos gerais de produção e o aumento da eficiência e da vida útil. O desempenho de um LED, caracterizado por sua eficiência energética, depende do projeto e das propriedades gerais do material da estrutura de filme fino do LED. A elipsometria pode ser usada para a determinação precisa da espessura e das constantes ópticas do dispositivo LED, tanto para pesquisa quanto para aplicações industriais. O controle preciso da espessura e do índice de refração é vital para a otimização das propriedades do dispositivo e para o controle de qualidade industrial.

Os elipsômetros UVISEL têm sido utilizados para a caracterização de diversos sistemas de nanopartículas. Essa caracterização elipsométrica envolve o desenvolvimento de ferramentas de modelagem específicas disponíveis no software DeltaPsi2. Neste relatório, ilustramos a aplicação da elipsometria na caracterização de amostras à base de nanopartículas. Nosso objetivo é demonstrar que a técnica pode ser aplicada em uma ampla gama de áreas da ciência dos materiais. A linha de produtos elipsométricos HORIBA oferece o hardware mais versátil da série UVISEL, combinado com o software DeltaPsi2, que inclui recursos exclusivos de modelagem para otimizar seu trabalho aplicado neste fascinante domínio da física moderna.

Realizamos um estudo completo de polarização Raman de um único nanofio de GaN usando um microscópio confocal juntamente com uma plataforma de alta resolução. A alta resolução espacial do nosso instrumento confocal Raman, combinada com uma plataforma piezoelétrica, demonstra inequivocamente a possibilidade de obter imagens das propriedades ópticas de nano-objetos com uma resolução melhor que 200 nm, mantendo a vantagem do controle de polarização em um microscópio confocal.