اندازه گیری کاتدولومینسانس (CL) یک روش تحلیلی قدرتمند است که برای مطالعه خواص نوری و الکترونیکی مواد نیمه هادی ، از جمله ویفرهای سیلیکون استفاده می شود. به عنوان تأمین کننده ویفر سیلیکون 6 اینچی (150 میلی متر) [/silicon-wafer/polished-silicon-wafer/6-silicon-15m.html] ، درک اندازه گیری کاتدولومینسانس محصولات ما برای تضمین کیفیت و عملکرد آنها در کاربردهای مختلف بسیار مهم است.
مبانی کاتدولومینسانس
کاتدولومینسانس انتشار نور از یک ماده در هنگام بمباران با الکترونهای پر انرژی است. هنگامی که یک پرتو الکترون بر روی ویفر نیمه هادی مانند ویفر سیلیکون 6 - اینچی ما قرار می گیرد ، الکترون های حادثه انرژی خود را به الکترونهای موجود در مواد منتقل می کنند. این الکترونهای هیجان زده سپس برای کاهش انرژی انرژی آرام می شوند و انرژی اضافی را به شکل فوتون ها آزاد می کنند.
تنظیم اصلی برای اندازه گیری کاتدولومینسانس به طور معمول از یک منبع الکترون (مانند اسلحه الکترون در میکروسکوپ الکترونی اسکن) ، یک دارنده نمونه برای ویفر سیلیکون و یک سیستم تشخیص نور تشکیل شده است. سیستم تشخیص نور می تواند شامل یک طیف سنج برای تجزیه و تحلیل طول موج نور ساطع شده و یک ردیاب برای اندازه گیری شدت انتشار باشد.
چرا اندازه گیری کاتدولومینسانس برای ویفرهای سیلیکونی 6 اینچی؟
تشخیص نقص
ویفرهای سیلیکون ، حتی در کیفیت های با کیفیت بالا که ما آنها را تأمین می کنیم ، می توانند نقص های مختلفی از جمله جابجایی ، ناخالصی ها و گسل های انباشته داشته باشند. این نقص ها می توانند به عنوان مراکز نوترکیبی غیر تابشی یا تابشی عمل کنند. در کاتدولومینسانس ، وجود نقص می تواند باعث ایجاد تغییرات مشخص در طیف انتشار شود. به عنوان مثال ، ناخالصی های خاصی ممکن است سطح انرژی را در باند سیلیکون معرفی کند و منجر به قله های انتشار اضافی در طیف CL شود. با تجزیه و تحلیل این قله ها ، می توانیم انواع و غلظت های نقص در ویفرهای سیلیکون 6 اینچی را شناسایی و تعیین کنیم.
همگن
یکنواختی ویفر سیلیکون برای عملکرد آن در ساخت دستگاه نیمه هادی ضروری است. از کاتدولومینسانس می توان برای نقشه برداری خواص مواد در کل سطح ویفر 6 اینچ استفاده کرد. با اسکن پرتو الکترونی در ویفر و ضبط شدت CL و خصوصیات طیفی در هر نقطه ، می توانیم نقشه CL ایجاد کنیم. تغییرات در نقشه CL می تواند تفاوت در ترکیب مواد ، سطح دوپینگ یا کیفیت کریستال را نشان دهد. این به ما کمک می کند تا اطمینان حاصل کنیم که ویفرهای سیلیکونی 6 اینچی که ما از آنها تهیه می کنیم همگن هستند و نیازهای دقیق مشتریان را برآورده می کنند.
Bandgap و تجزیه و تحلیل ساختار الکترونیکی
باند سیلیکون یک خاصیت اساسی است که رفتار الکتریکی و نوری آن را تعیین می کند. کاتدولومینسانس می تواند اطلاعاتی در مورد باند موثر ویفر سیلیکون ارائه دهد. طول موج اوج انتشار CL به اختلاف انرژی بین حالتهای هیجان زده و آرام الکترون ها مربوط می شود. با اندازه گیری طیف CL ، می توانیم انرژی باند سیلیكون را در ویفر تخمین بزنیم. این مهم است زیرا باند می تواند تحت تأثیر عواملی مانند دوپینگ و کرنش شبکه قرار گیرد و دانش دقیق از باند برای طراحی دستگاه های نیمه هادی بسیار مهم است.
مراحل اندازه گیری کاتدولومینسانس ویفرهای سیلیکونی 6 اینچی
تهیه نمونه
قبل از انجام اندازه گیری کاتدولومینسانس ، ویفر سیلیکون 6 اینچی باید به درستی تهیه شود. سطح ویفر باید تمیز و صاف باشد. هر آلاینده روی سطح می تواند با تعامل الکترون - نمونه تداخل داشته باشد و بر سیگنال CL تأثیر بگذارد. به طور معمول ، ویفر با استفاده از روشهای استاندارد تمیز کردن نیمه هادی ، مانند تمیز کردن RCA ، برای از بین بردن آلاینده های آلی و معدنی تمیز می شود.
کالیبراسیون ابزار
سیستم اندازه گیری کاتدولومینسانس قبل از استفاده باید کالیبره شود. این شامل کالیبراسیون انرژی پرتو الکترونی ، جریان پرتو و سیستم تشخیص نور است. انرژی پرتو الکترون بر عمق نفوذ الکترون ها به ویفر سیلیکون و انتقال انرژی به الکترونهای نمونه تأثیر می گذارد. جریان پرتو تعداد الکترونهای ضربه ای به نمونه در هر واحد را تعیین می کند ، که به نوبه خود بر شدت انتشار CL تأثیر می گذارد. کالیبراسیون سیستم تشخیص نور ، اندازه گیری دقیق طول موج و شدت نور ساطع شده را تضمین می کند.
اندازه گیری و دستیابی به داده ها
پس از تهیه نمونه و کالیبره شده ابزار ، ویفر سیلیکون 6 اینچی در نگهدارنده نمونه قرار می گیرد. پرتو الکترونی سپس در سطح ویفر اسکن می شود و انتشار CL در هر نقطه ثبت می شود. سیستم دستیابی به داده ها شدت CL و اطلاعات طیفی را ثبت می کند ، که می تواند برای ایجاد نقشه های CL و تجزیه و تحلیل طیف های انتشار استفاده شود.
تجزیه و تحلیل
پس از کسب داده ها ، داده های CL مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. این شامل شناسایی قله ها در طیف انتشار ، اندازه گیری طول موج و شدت آنها و مقایسه آنها با طیف مرجع شناخته شده است. نقشه های CL نیز برای ارزیابی یکنواختی ویفر مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند. از تجزیه و تحلیل آماری می توان برای تعیین کمیت تغییرات در خواص CL در سطح ویفر 6 اینچ استفاده کرد.
مقایسه با سایر تکنیک های اندازه گیری
X - پراش پرتوی (XRD)
XRD عمدتاً برای مطالعه ساختار کریستالی ویفرهای سیلیکون مانند پارامترهای شبکه و جهت گیری کریستال استفاده می شود. در حالی که می تواند برخی از انواع نقص مربوط به ساختار کریستالی را تشخیص دهد ، اما اطلاعات مستقیمی در مورد خصوصیات نوری و الکترونیکی مواد مانند کاتدولومینسانس ارائه نمی دهد. کاتدولومینسانس نسبت به حالتهای الکترونیکی و وجود نقص هایی که بر فرآیندهای نوترکیبی تابشی تأثیر می گذارد ، حساس تر است.
طیف سنجی رامان
طیف سنجی رامان تکنیک دیگری است که برای تجزیه و تحلیل ویفر سیلیکون استفاده می شود. این پراکندگی غیرقانونی نور توسط ارتعاشات شبکه در سیلیکون را اندازه گیری می کند. طیف سنجی رامان می تواند اطلاعاتی در مورد کیفیت کریستال و وجود استرس در ویفر ارائه دهد. با این حال ، انتقال الکترونیکی و انتشار نور را به طور مستقیم اندازه گیری نمی کند. CL بیشتر روی فرآیندهای نوترکیبی تابشی متمرکز است و می تواند اطلاعات منحصر به فردی در مورد سطح انرژی و حالت های نقص در ویفر سیلیکون ارائه دهد.
کاربردهای ویفرهای سیلیکون 6 اینچی و نقش اندازه گیری CL
تولید مدار یکپارچه
ویفرهای سیلیکونی 6 - اینچ به طور گسترده در تولید مدارهای یکپارچه مورد استفاده قرار می گیرند. کیفیت ویفر ، همانطور که با اندازه گیری کاتدولومینسانس تعیین می شود ، مستقیماً بر عملکرد و عملکرد دستگاههای ساخته شده تأثیر می گذارد. با تشخیص و کنترل نقص در ویفرها از طریق تجزیه و تحلیل CL ، می توانیم اطمینان حاصل کنیم که مدارهای یکپارچه دارای ویژگی های الکتریکی بهتری و میزان خرابی پایین تر هستند.
سلولهای فتوولتائیک
در صنعت فتوولتائیک ، از ویفرهای سیلیکون 6 اینچی برای ساخت سلول های خورشیدی استفاده می شود. کارایی یک سلول خورشیدی از نزدیک با کیفیت مواد ویفر سیلیکون مرتبط است. اندازه گیری کاتدولومینسانس می تواند به شناسایی نقص هایی که ممکن است باعث کاهش نور - جذب و بار - بازده جمع آوری سلولهای خورشیدی شود ، کمک کند. با استفاده از ویفرهای سیلیکونی با کیفیت بالا 6 - اینچی با تراکم کم نقص ، همانطور که توسط CL تأیید شده است ، می توانیم در تولید سلولهای فتوولتائیک کارآمدتر نقش داشته باشیم.
اندازه های دیگر ویفرهای سیلیکونی و اندازه گیری CL
در حالی که تمرکز ما روی ویفرهای سیلیکون 6-اینچی است ، اندازه گیری کاتدولومینسانس نیز می تواند در اندازه های دیگر ویفرهای سیلیکون ، مانند ویفر 3 اینچ سیلیکون (76.2mm) [/silicon-wafer/3inch-silicon-wafer/3inch-silicon-wafer-76-2mm.htmmlmm.htmlmm.htmlmmm.htmlmm.html] [/silicon-wafer/polished-silicon-wafer/12inch-silicon-wafer-300mm.html]. اصول اساسی اندازه گیری CL یکسان است ، اما اندازه بزرگتر ویفرهای 12 اینچی ممکن است به تکنیک های اسکن و داده های پیشرفته تر نیاز داشته باشد - برای اطمینان از پوشش کامل ویفر. ویفرهای کوچکتر 3 اینچی ممکن است در برخی از برنامه های طاقچه مورد استفاده قرار گیرند ، و اندازه گیری CL هنوز هم می تواند نقش مهمی در اطمینان از کیفیت آنها داشته باشد.
نتیجه گیری و فراخوانی به عمل
اندازه گیری کاتدولومینسانس ابزاری ارزشمند برای درک خواص ویفرهای سیلیکونی 6 اینچی است. این امکان را به ما می دهد تا نقص ها را تشخیص دهیم ، همگن بودن مواد را ارزیابی کنیم و ساختار الکترونیکی ویفرها را تجزیه و تحلیل کنیم. ما به عنوان تأمین کننده ویفرهای سیلیکونی با کیفیت 6 - اینچی ، از اندازه گیری کاتدولومینسانس به عنوان بخشی از فرآیند کیفیت خود استفاده می کنیم - برای اطمینان از اینکه محصولات ما بالاترین استانداردها را رعایت می کنند.
اگر در بازار ویفرهای سیلیکونی 6 - اینچی یا اندازه های دیگر ویفرهای سیلیکونی در بازار هستید و نگران کیفیت و عملکرد ویفرها هستید ، ما در اینجا برای کمک به شما هستیم. ویفرهای ما با استفاده از تکنیک های پیشرفته مانند اندازه گیری کاتدولومینسانس برای اطمینان از قابلیت اطمینان و مناسب بودن آنها برای برنامه های خاص شما ، به شدت آزمایش می شوند. برای شروع بحث در مورد نیازهای خود و اینکه چگونه محصولات ما می توانند نیازهای شما را برآورده می کنند ، با ما تماس بگیرید.
منابع
- گلدشتاین ، جی ، نیوبوری ، دی ، اچلین ، پ. ، جوی ، دی سی ، رومیگ ، آگهی ، لیمن ، CE ،… و مایکل ، جونیور (2017). میکروسکوپ الکترونی اسکن و میکروآنالیز X - Ray. اسپرینگر
- Jain ، S. ، & Das ، SK (2013). خصوصیات مواد نیمه هادی و دستگاه. جان ویلی و پسران.