光譜學在半導體領域中的應用

光譜學(xue)在半導體領域中的應用

VCSEL/薄膜(mo)測量/OES/終(zhong)點檢測/激(ji)光(guang)波長測量

VCSEL 的生產(chan)和測(ce)試

很多(duo)VCSEL制造商(shang)和集成(cheng)商(shang)都使(shi)用(yong)Avantes公司的光(guang)譜儀來測試(shi)VCSEL的性能。許多客戶發(fa)現Avantes的光(guang)譜儀在VCSEL的許(xu)多常規測試中可以替代昂貴的光譜分析儀（OSA）。Avantes光(guang)譜(pu)儀被(bei)客(ke)戶稱贊的主要優勢包括高分(fen)辨率，高靈敏度(du)，高像素數(shu)，軟件(jian)易(yi)于(yu)集成，可(ke)以(yi)實現(xian)高速測試(shi)。

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

圖(tu)(tu)中顯(xian)示了(le)在晶圓加工過(guo)程中收集的 VCSEL 光譜(pu)的兩(liang)個不同(tong)示例。圖(tu)(tu)A是正常工作的單模 VSCEL 的示例，它僅(jin)顯(xian)示單個峰值(zhi)，而圖(tu)(tu)B 顯(xian)示有缺陷的單模 VSCEL 具有多余的邊(bian)模。通(tong)過(guo)將(jiang)高速(su)光譜(pu)儀整合到晶圓檢測過(guo)程中，VCSEL 制(zhi)(zhi)造(zao)商(shang)可以利(li)用類(lei)(lei)似于 LED 制(zhi)(zhi)造(zao)過(guo)程中使(shi)用的高速(su)分揀和分類(lei)(lei)技(ji)術來(lai)顯(xian)著降低(di)成本。

              正常工作的單模激光輸出 (A) 和具有大邊模 (B) 的故障激光器的示例 VCSEL 光譜分布

推薦型號(hao)

AvaSpec-ULS4096CL-EVO

薄膜測量

薄膜被廣泛應用于各種行業，包括半導體、微電子、顯示技術，當然還有光學元件。雖然薄膜的最終應用多種多樣，但都要求在鍍膜過程中精確控制每一個膜層的厚度。而這個工作非常具有挑戰性，因為這些膜層的厚度不盡相同，通常在1 nm到100 μm之間。精確測定薄膜厚度的方法之一就是使用光譜儀。

半(ban)導體工業中(zhong)薄膜的(de)測量是通過(guo)反射或透(tou)射測量來(lai)(lai)實現(xian)的(de)，使用基底和涂層材料的(de)已知光學常(chang)數來(lai)(lai)計算理論厚度，然后將其(qi)與實際測量的(de)厚度進行比較。

         薄膜測量示意圖及膜厚測試數據圖

Avantes將(jiang)AvaSpec-ULS2048CL-EVO光譜儀應用到多個薄(bo)膜測試中。基于(yu)反(fan)射(she)和透射(she)的(de)薄(bo)膜測量(liang)通常在 200-1100 nm 范(fan)圍(wei)內進行，適用于(yu) 10 nm-50 µm 的(de)涂層。對于(yu)較(jiao)厚的(de)薄(bo)膜測量(liang)，可(ke)以使(shi)用Avantes 的(de)NIRline 系列儀器。AvaSpec  -NIR256/512-1.7-EVO 及AvaSpec-NIR256/512-1.7-HSC-EVO是常用的(de)近紅外范(fan)圍(wei)薄(bo)膜測量(liang)儀器。

推薦(jian)型號

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

等(deng)離子(zi)體刻蝕(shi)工藝中(zhong)的光(guang)學發射(she)光(guang)譜(pu)（OES）監測

等(deng)離子體刻蝕是現(xian)代電子制造(zao)中使用廣泛的技(ji)術之一，尤其是在集成電路 (IC) 和其(qi)他類型的(de)微電(dian)子產(chan)品(pin)的(de)制造方面。許多大(da)型 IC包含多達 400 個(ge)不同的單(dan)獨層(ceng)，并且(qie)要構(gou)(gou)建如(ru)此復雜的結構(gou)(gou)，每一層(ceng)通常都需(xu)要外延生(sheng)長和等(deng)離子體刻蝕。通過光(guang)學發射光(guang)譜（OES）監(jian)測(ce)技術(shu)進(jin)行刻蝕終點監(jian)測(ce)，IC 制(zhi)造(zao)商可以*自動(dong)化刻蝕過程(cheng)，而(er)不必(bi)擔(dan)心過度刻蝕或刻蝕程(cheng)度不夠等問題。

荷蘭(lan)埃因霍芬(fen)理(li)工大學 Richard van de Sanden 教授的等離子體和材(cai)料工藝 (PMP) 小組提供示例：在蝕(shi)刻(ke)過程中收集發(fa)射(she)光(guang)(guang)譜并通過光(guang)(guang)纖將其耦合到 Avantes 光譜儀(yi)來監測 431nm CH 的(de)譜線。

用于監測 CH 含量的蝕刻深度和 431 nm 光譜峰值強度

Avantes 光(guang)譜儀(yi)(yi)在 200-1100 nm 范圍內可(ke)(ke)以配置成多通(tong)道組合的(de)方式，分辨率(lv)可(ke)(ke)達到0.05nm，每個通(tong)道可(ke)(ke)以設置不(bu)同的(de)積分時間或(huo)信號平均次(ci)數，并且各個通(tong)道*同步采集(ji)。此外，軟件中Store to RAM功能可(ke)(ke)實現(xian)多通(tong)道高速測量(liang)，采樣(yang)頻率(lv)可(ke)(ke)達2200幅光(guang)譜/秒。Avantes光(guang)譜儀(yi)(yi)相比于大型掃描型光(guang)譜儀(yi)(yi)價格更(geng)便宜，并且可(ke)(ke)以提供(gong)穩(wen)定地、采樣(yang)速率(lv)更(geng)快的(de)測試。

AvaSpec系列多通道光譜儀

終點檢測

等離子體刻(ke)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)過程中(zhong)，我們需(xu)要(yao)關注(zhu)何時(shi)(shi)停止刻(ke)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)避(bi)免下層介質受到損傷，導致器(qi)件失效(xiao)，因此，能夠(gou)準確(que)地(di)判定刻(ke)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)終(zhong)(zhong)點就(jiu)顯得尤(you)為重要(yao)。OES光譜監測(ce)，可(ke)(ke)作(zuo)為刻(ke)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)終(zhong)(zhong)點檢測(ce)一種有效(xiao)輔助(zhu)手(shou)段，測(ce)量(liang)原理是(shi)基于光譜儀(yi)對刻(ke)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)過程中(zhong)的(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)光譜信號進(jin)(jin)(jin)行實(shi)時(shi)(shi)監測(ce)，同時(shi)(shi)非介入式的(de)(de)(de)測(ce)量(liang)又不(bu)會對刻(ke)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)本身產生干(gan)擾。不(bu)同物質都有其(qi)特(te)(te)征(zheng)發射光譜，當刻(ke)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)材料改變時(shi)(shi)可(ke)(ke)以通過OES光譜的(de)(de)(de)變化來確(que)定薄(bo)膜被清(qing)除的(de)(de)(de)進(jin)(jin)(jin)程，從(cong)而進(jin)(jin)(jin)行刻(ke)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)終(zhong)(zhong)點判別。

（a)系統三維模型圖                (b) 系統實物

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

推薦型號

AvaSpec-HSC1024*58TEC-EVO

AvaSpec-ULS2048CL-EVO/ AvaSpec-ULS4096CL-EVO

激(ji)光波長測量

隨(sui)著激(ji)光在半導體、工(gong)業加工(gong)和醫療(liao)等領域(yu)的(de)應(ying)用越(yue)來越(yue)廣泛，方(fang)便(bian)快捷的(de)測量(liang)激(ji)光器波(bo)(bo)(bo)長(chang)已經成為一(yi)(yi)種迫切(qie)的(de)需求。目前(qian)測量(liang)激(ji)光波(bo)(bo)(bo)長(chang)參數(shu)的(de)儀器大致分為三類(lei)，一(yi)(yi)類(lei)是(shi)波(bo)(bo)(bo)長(chang)計，功能簡(jian)單，操作方(fang)便(bian)，精(jing)度也比較高，但(dan)是(shi)一(yi)(yi)般只能讀(du)出波(bo)(bo)(bo)長(chang)數(shu)據，當激(ji)光器是(shi)多波(bo)(bo)(bo)長(chang)或者光譜較寬時(shi)，測量(liang)有可(ke)能不準確；一(yi)(yi)類(lei)是(shi)掃描F-P腔(qiang)，主要是(shi)研(yan)究激(ji)光(guang)器的光(guang)譜(pu)形狀，一般不(bu)給(gei)出(chu)波(bo)長的絕對數值(zhi)；還有一類(lei)就是(shi)光(guang)譜(pu)儀(yi)，通(tong)過(guo)光(guang)譜(pu)儀(yi)，我們可(ke)以(yi)方便(bian)地(di)監測激(ji)光(guang)的波(bo)長、幅值(zhi)、半寬(kuan)值(zhi)（FWHM）、波峰數目等參數隨時間(jian)變化的情況(kuang)。

AvaSpec-ULS4096CL-EVO高分辨率光(guang)譜儀(yi)非(fei)常適合測(ce)量(liang)連續和(he)脈沖激光(guang)的(de)波長(chang)和(he)相(xiang)對強(qiang)度，而且由于探測(ce)器具有9微秒的(de)電(dian)子快門(men)功能(neng)，因此動態(tai)范(fan)圍非(fei)常大。對于高功率激光(guang)，可選用積分球或(huo)余弦校正器來衰減入射光(guang)，以(yi)避免探測(ce)器飽和(he)。

AvaSpec-ULS4096CL-EVO

關于我(wo)們

北京愛(ai)萬提(ti)斯(si)科(ke)技(ji)有限公(gong)司(si)作為微型光纖光譜儀制造商，公(gong)司(si)總部位(wei)于荷蘭Apeldoom，擁有超(chao)過2400平方米的(de)總部，研發(fa)中心(xin)及標準化工廠，同(tong)時(shi)在美國(guo)、中國(guo)、英國(guo)、德(de)國(guo)有分(fen)公司，在其他35個國家有46個專業的代理商。Avantes公司在為(wei)客戶提供定制光譜儀(yi)方(fang)面擁有將近30年(nian)的經驗(yan)，并廣泛的在科研、工業和OEM領域有著豐富的經驗，這(zhe)使得Avantes公司可以為客戶提供適(shi)合于他們應用和研究的解決方案。2007年成立了(le)北京愛萬提(ti)斯科技有限公司(si)（Avantes China），2021年成(cheng)立了(le)上(shang)海(hai)愛萬提(ti)斯科技（Avantes Shanghai）應用中心，并在成(cheng)都(dou)建立了辦事(shi)處。

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