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alpha300 Semiconductor Edition

Inspección de obleas de gran superficie para la industria de semiconductores

La edición alpha300 para Semiconductores es un microscopio confocal Raman y de fotoluminiscencia (PL) de gama alta configurado específicamente para la obtención de imágenes químicas de materiales semiconductores. Ayuda a los investigadores a acelerar la caracterización de la calidad del cristal, la deformación y el dopaje en sus muestras y obleas semiconductoras.

La platina de barrido de largo alcance del microscopio permite inspeccionar obleas de hasta 300 mm (12 pulgadas) y obtener imágenes Raman de gran tamaño. Está equipado con amortiguación de vibraciones y estabilización activa del enfoque para compensar las variaciones topográficas durante las mediciones en grandes áreas o en tiempos de adquisición prolongados. Todos los componentes del microscopio están totalmente automatizados, lo que permite su control remoto y la aplicación de procedimientos de medición estándar.


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Ventajas

  • Inspección completa de obleas de hasta 300 mm (12 pulgadas)
  • Caracterización no destructiva de la cristalinidad, el polimorfismo, los defectos, la deformación y el dopaje
  • Análisis de semiconductores de banda ancha y estructuras en capas
  • Análisis de superficies, exploraciones en profundidad e imágenes en 3D

Análisis de defectos en 3D 

Las imágenes Raman permiten distinguir polimorfos y caracterizar defectos cristalinos bajo la superficie de la muestra. Esta imagen Raman 3D revela el origen de un defecto en una oblea de 4H-SiC y lo identifica como el polimorfo 3C-SiC. Más información en nuestra nota de aplicación: Raman Correlativo en Imágenes de Semiconductores Compuestos (en inglés)

Representación Raman 3D de un defecto en una oblea de SiC
Representación Raman 3D de un defecto en una oblea de SiC sobrecrecida epitaxialmente. Azul: defecto, rojo: capa epitaxial, verde: sustrato de la oblea. Dimensiones: 240 x 240 x 12 μm³.

Características principales

  • Microscopio confocal Raman y PL líder en el sector para alta velocidad, sensibilidad y resolución, simultáneamente
  • Espectrómetro de calidad científica y longitud de onda optimizada para una alta sensibilidad de señal y resolución espectral
  • Escaneado de gran área (300 x 350 mm) para inspección de obleas
  • Estabilización activa del enfoque para mediciones de áreas grandes (TrueSurface)
  • Amortiguación de vibraciones
  • Amplia automatización para control remoto y flujos de trabajo de medición recurrentes
  • Software para posprocesamiento avanzado de datos
alpha300 Semiconductor Edition - Microscopio confocal Raman para inspección de obleas
alpha300 Semiconductor Edition - Microscopio confocal Raman para inspección de obleas

Inspección de obleas de gran superficie

La supervisión de la calidad de las obleas es de vital importancia para la industria de los semiconductores. Para determinar la homogeneidad del material y revelar zonas de deformación o dopaje no homogéneo, debe investigarse toda la superficie de una oblea.

En este ejemplo, la superficie completa de una oblea de carburo de silicio (SiC) de 150 mm (6 pulgadas) se analizó con microscopía Raman utilizando un láser de 532 nm para la excitación. El análisis mostró que la concentración de dopaje no era homogénea en toda la superficie. El espectrómetro UHTS 600 de alta sensibilidad del microscopio fue capaz de detectar desplazamientos de los picos muy por debajo de 0,01 cm-1 y, por tanto, pudo revelar campos de tensión dentro de la oblea.

Para obtener una imagen Raman nítida de toda la oblea, era crucial mantener activamente enfocada la superficie. TrueSurface registró la topografía de la oblea simultáneamente con los datos Raman y compensó las variaciones de altura.

Más información en nuestra nota de aplicación: Raman Correlativo en Imágenes de Semiconductores Compuestos (en inglés)

Muestra cedida por Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB, Erlangen, Alemania.

Imagen Raman confocal de una oblea de SiC de 150 mm
Imagen Raman confocal de una oblea de SiC de 150 mm. El análisis TrueComponent identificó dos espectros, que diferían principalmente en el pico A1 sensible al dopaje (aprox. 990 cm-1). La imagen revela una región ovalada (azul) con una concentración de dopaje diferente a la de la zona de la oblea (rojo).
Espectros Raman de los dos componentes identificados en la oblea de SiC de 150 mm
Espectros Raman de los dos componentes identificados en la oblea de SiC de 150 mm mediante TrueComponent Analysis.
Imagen Raman confocal de una oblea de SiC de 150 mm
Imagen Raman confocal de una oblea de SiC de 150 mm, codificada por colores según la posición del pico E2 sensible a la tensión (776 cm-1). La imagen revela un pequeño desplazamiento del pico, presumiblemente inducido por la tensión, desde el centro de la oblea hacia su borde.
Topografía de una oblea de SiC de 150 mm con variaciones de altura de hasta 40 µm.
Topografía de una oblea de SiC de 150 mm con variaciones de altura de hasta 40 µm.

Especificaciones

  • Microscopio Raman alpha300 para investigación
  • Iluminación de luz blanca para una visión general de la muestra
  • Platina de barrido de 300 x 350 mm
  • Pinza para obleas, opcionalmente con bomba de vacío
  • TrueSurface para estabilización activa del enfoque e imágenes Raman topográficas
  • Amortiguación de vibraciones
  • Control del microscopio totalmente automatizado con tecnología AutoBeam
  • Varias longitudes de onda láser disponibles
  • Espectrómetro UHTS de alta sensibilidad, en el eje, basado en lentes y optimizado para la longitud de onda de excitación, con cámara CCD espectroscópica de calidad científica y refrigeración termoeléctrica
  • Adquisición y posprocesamiento de datos con el último paquete de software WITec
  • Cómoda secuenciación de tareas experimentales recurrentes
  • Interfaz DCOM para el diseño y control de procedimientos de medición individuales con Labview, Python, C# y otras herramientas de programación

Configuraciones

Con el fin de satisfacer sus necesidades en su área de aplicación, ofrecemos un conjunto de paquetes de configuración de microscopio para el alpha300 Semiconductor Edition. Tanto si investiga semiconductores compuestos, estructuras a capas, semiconductores de banda ancha o materiales 2D, puede elegir el paquete de configuración que mejor se adapte a su investigación. Nuestros especialistas estarán encantados de informarle sobre el instrumento más adecuado para usted.

Póngase en contacto con nosotros.
Configuraciones para el alpha300 Semiconductor Edition

Photoluminescence (PL) imaging

Con el alpha300 Semiconductor Edition, puede realizar mediciones de PL para complementar sus análisis Raman. Esto es particularmente interesante para investigar semiconductores de banda ancha como el SiC o el nitruro de galio (GaN). La longitud de onda de emisión del PL sirve como indicador de las propiedades electrónicas del material, incluido su bandgap.

Esta imagen PL de una oblea de SiC muestra diferencias en las propiedades PL, revelando defectos. Más información en nuestra nota de aplicación: Raman Correlativo en Imágenes de Semiconductores Compuestos (en inglés)

Imagen de PL de defectos en una oblea de 4H-SiC
Imagen de PL de defectos en una oblea de 4H-SiC. Los espectros PL muestran las características de 4H-SiC (rojo), 4H-SiC con defectos de apilamiento (azul, verde) y 3C-SiC (amarillo, cian).

Imagen Raman topográfica

Imagen Raman topográfica de silicio microestructurado
Imagen Raman topográfica de silicio microestructurado (azul) con impurezas fluorescentes (rosa). La información química y perfilométrica se registró simultáneamente mediante la tecnología TrueSurface y se superpuso. La variación de altura máxima fue de 9 µm.

Caracterización de capas 

Las imágenes Raman permiten conocer las propiedades subsuperficiales de los materiales semiconductores estratificados. Esta exploración en profundidad de una oblea de SiC sobrecrecida epitaxialmente permite visualizar la distribución de sus diferentes capas.

Escaneo Raman en profundidad de una oblea de SiC sobrecrecida epitaxialmente
Escaneo Raman en profundidad de una oblea de SiC sobrecrecida epitaxialmente, mostrando una fina capa de interfaz (azul) entre el sustrato de la oblea (verde) y la capa epitaxial (rojo).

Muestra cedida por Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB, Erlangen, Alemania.


Análisis de materiales 2D

Los nuevos materiales 2D son cada vez más interesantes por sus inusuales propiedades estructurales, electrónicas y ópticas. Las imágenes Raman correlativas permiten una caracterización exhaustiva de estos materiales de pocas o una sola capa, incluidos el grafeno y la perovskita, así como el disulfuro de molibdeno (MoS2), el diselenuro de tungsteno (WSe2) y otros dicalcogenuros de metales de transición (TMD).

Más información en nuestras Notas de aplicación (en inglés):

Bright-field image of WSe2
Raman image of WSe2
Photoluminescence image of WSe2
Caracterización de un copo de WSe2. A: imagen de campo claro. B: imagen Raman de alta resolución (102.400 espectros adquiridos en unos 17 minutos), en la que se distinguen zonas monocapa (rojo), bicapa (verde) y multicapa (azul). C: imagen de fotoluminiscencia con límite de grano visible (flecha blanca).
Espectro Raman representativo de una monocapa de MoS2
Espectro Raman representativo de una monocapa de MoS2 obtenida por CVD sobre un sustrato de Si/SiO2.
Imagen Raman de una monocapa de MoS2
Imagen Raman de una monocapa de MoS2 codificada por colores según los desplazamientos de la banda Raman E2g, visualizando áreas de deformación y dopaje.

Contacto

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