光譜學在半導體(tǐ)領域中的應用

光譜學在半導體(tǐ)領域中的應用

VCSEL/薄膜測量/OES/終點檢測/激光波長測量

VCSEL 的生(shēng)産和(hé)測試

很(hěn)多(duō)VCSEL制(zhì)造商和(hé)集成商都使用Avantes公司的光譜儀來(lái)測試VCSEL的性能。許多(duō)客戶發現Avantes的光譜儀在VCSEL的許多(duō)常規測試中可(kě)以替代昂貴的光譜分析儀（OSA）。Avantes光譜儀被客戶稱贊的主要優勢包括高(gāo)分辨率，高(gāo)靈敏度，高(gāo)像素數，軟件易于集成，可(kě)以實現高(gāo)速測試。

Wafer Probing By MarTek, Inc. [CC BY-SA 3.0 ],via Wikimedia Commons

圖中顯示了在晶圓加工過程中收集的 VCSEL 光譜的兩個(gè)不同示例。圖A是正常工作(zuò)的單模 VSCEL 的示例，它僅顯示單個(gè)峰值，而圖B 顯示有(yǒu)缺陷的單模 VSCEL 具有(yǒu)多(duō)餘的邊模。通(tōng)過将高(gāo)速光譜儀整合到晶圓檢測過程中，VCSEL 制(zhì)造商可(kě)以利用類似于 LED 制(zhì)造過程中使用的高(gāo)速分揀和(hé)分類技術來(lái)顯著降低(dī)成本。

              正常工作(zuò)的單模激光輸出 (A) 和(hé)具有(yǒu)大(dà)邊模 (B) 的故障激光器(qì)的示例 VCSEL 光譜分布

推薦型号

AvaSpec-ULS4096CL-EVO

薄膜測量

薄膜被廣泛應用于各種行(xíng)業，包括半導體(tǐ)、微電(diàn)子、顯示技術，當然還(hái)有(yǒu)光學元件。雖然薄膜的最終應用多(duō)種多(duō)樣，但(dàn)都要求在鍍膜過程中精确控制(zhì)每一個(gè)膜層的厚度。而這個(gè)工作(zuò)非常具有(yǒu)挑戰性，因為(wèi)這些(xiē)膜層的厚度不盡相同，通(tōng)常在1 nm到100 μm之間(jiān)。精确測定薄膜厚度的方法之一就是使用光譜儀。

半導體(tǐ)工業中薄膜的測量是通(tōng)過反射或透射測量來(lái)實現的，使用基底和(hé)塗層材料的已知光學常數來(lái)計算(suàn)理(lǐ)論厚度，然後将其與實際測量的厚度進行(xíng)比較。

         薄膜測量示意圖及膜厚測試數據圖

Avantes将AvaSpec-ULS2048CL-EVO光譜儀應用到多(duō)個(gè)薄膜測試中。基于反射和(hé)透射的薄膜測量通(tōng)常在 200-1100 nm 範圍內(nèi)進行(xíng)，适用于 10 nm-50 µm 的塗層。對于較厚的薄膜測量，可(kě)以使用Avantes 的NIRline 系列儀器(qì)。AvaSpec  -NIR256/512-1.7-EVO 及AvaSpec-NIR256/512-1.7-HSC-EVO是常用的近紅外範圍薄膜測量儀器(qì)。

推薦型号

AvaSpec-ULS2048CL-EVO/ AvaSpec-NIR256/512-1.7-HSC-EVO

等離子體(tǐ)刻蝕工藝中的光學發射光譜（OES）監測

等離子體(tǐ)刻蝕是現代電(diàn)子制(zhì)造中使用廣泛的技術之一，尤其是在集成電(diàn)路 (IC) 和(hé)其他類型的微電(diàn)子産品的制(zhì)造方面。許多(duō)大(dà)型 IC包含多(duō)達 400 個(gè)不同的單獨層，并且要構建如此複雜的結構，每一層通(tōng)常都需要外延生(shēng)長和(hé)等離子體(tǐ)刻蝕。通(tōng)過光學發射光譜（OES）監測技術進行(xíng)刻蝕終點監測，IC 制(zhì)造商可(kě)以*自動化刻蝕過程，而不必擔心過度刻蝕或刻蝕程度不夠等問題。

荷蘭埃因霍芬理(lǐ)工大(dà)學 Richard van de Sanden 教授的等離子體(tǐ)和(hé)材料工藝 (PMP) 小(xiǎo)組提供示例：在蝕刻過程中收集發射光譜并通(tōng)過光纖将其耦合到 Avantes 光譜儀來(lái)監測 431nm CH 的譜線。

用于監測 CH 含量的蝕刻深度和(hé) 431 nm 光譜峰值強度

Avantes 光譜儀在 200-1100 nm 範圍內(nèi)可(kě)以配置成多(duō)通(tōng)道(dào)組合的方式，分辨率可(kě)達到0.05nm，每個(gè)通(tōng)道(dào)可(kě)以設置不同的積分時(shí)間(jiān)或信号平均次數，并且各個(gè)通(tōng)道(dào)*同步采集。此外，軟件中Store to RAM功能可(kě)實現多(duō)通(tōng)道(dào)高(gāo)速測量，采樣頻率可(kě)達2200幅光譜/秒(miǎo)。Avantes光譜儀相比于大(dà)型掃描型光譜儀價格更便宜，并且可(kě)以提供穩定地、采樣速率更快的測試。

AvaSpec系列多(duō)通(tōng)道(dào)光譜儀

終點檢測

等離子體(tǐ)刻蝕過程中，我們需要關注何時(shí)停止刻蝕避免下層介質受到損傷，導緻器(qì)件失效，因此，能夠準确地判定刻蝕終點就顯得(de)尤為(wèi)重要。OES光譜監測，可(kě)作(zuò)為(wèi)刻蝕終點檢測一種有(yǒu)效輔助手段，測量原理(lǐ)是基于光譜儀對刻蝕過程中的特征光譜信号進行(xíng)實時(shí)監測，同時(shí)非介入式的測量又不會(huì)對刻蝕本身産生(shēng)幹擾。不同物質都有(yǒu)其特征發射光譜，當刻蝕材料改變時(shí)可(kě)以通(tōng)過OES光譜的變化來(lái)确定薄膜被清除的進程，從而進行(xíng)刻蝕終點判别。

（a)系統三維模型圖                (b) 系統實物

圖片來(lái)自：Zhang, J.; Luo, J.; Zou, X.; Chen, J. An Endpoint Detection System for Ion Beam Etching Using Optical Emission Spectroscopy. Micromachines 2022, 13, 259. https://doi.org/10.3390/mi13020259

推薦型号

AvaSpec-HSC1024*58TEC-EVO

AvaSpec-ULS2048CL-EVO/ AvaSpec-ULS4096CL-EVO

激光波長測量

随着激光在半導體(tǐ)、工業加工和(hé)醫(yī)療等領域的應用越來(lái)越廣泛，方便快捷的測量激光器(qì)波長已經成為(wèi)一種迫切的需求。目前測量激光波長參數的儀器(qì)大(dà)緻分為(wèi)三類，一類是波長計，功能簡單，操作(zuò)方便，精度也比較高(gāo)，但(dàn)是一般隻能讀出波長數據，當激光器(qì)是多(duō)波長或者光譜較寬時(shí)，測量有(yǒu)可(kě)能不準确；一類是掃描F-P腔，主要是研究激光器(qì)的光譜形狀，一般不給出波長的絕對數值；還(hái)有(yǒu)一類就是光譜儀，通(tōng)過光譜儀，我們可(kě)以方便地監測激光的波長、幅值、半寬值（FWHM）、波峰數目等參數随時(shí)間(jiān)變化的情況。

AvaSpec-ULS4096CL-EVO高(gāo)分辨率光譜儀非常适合測量連續和(hé)脈沖激光的波長和(hé)相對強度，而且由于探測器(qì)具有(yǒu)9微秒(miǎo)的電(diàn)子快門(mén)功能，因此動态範圍非常大(dà)。對于高(gāo)功率激光，可(kě)選用積分球或餘弦校(xiào)正器(qì)來(lái)衰減入射光，以避免探測器(qì)飽和(hé)。

AvaSpec-ULS4096CL-EVO

關于我們

北京愛萬提斯科技有限公司作(zuò)為(wèi)微型光纖光譜儀制(zhì)造商，公司總部位于荷蘭Apeldoom，擁有(yǒu)超過2400平方米的總部，研發中心及标準化工廠，同時(shí)在美國、中國、英國、德國有(yǒu)分公司，在其他35個(gè)國家(jiā)有(yǒu)46個(gè)專業的代理(lǐ)商。Avantes公司在為(wèi)客戶提供定制(zhì)光譜儀方面擁有(yǒu)将近30年的經驗，并廣泛的在科研、工業和(hé)OEM領域有(yǒu)着豐富的經驗，這使得(de)Avantes公司可(kě)以為(wèi)客戶提供适合于他們應用和(hé)研究的解決方案。2007年成立了北京愛萬提斯科技有限公司（Avantes China），2021年成立了上(shàng)海愛(ài)萬提斯科技（Avantes Shanghai）應用中心，并在成都建立了辦事處。

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