フォトルミネッセンス測定

フォトルミネッセンス(PL)は、様々な材料の電子構造を非接触・非破壊で調べる分光測定法です。PLを使用すると、材料の様々なヘテロ構造(品質管理)や結晶構造の放出特性に関する情報を得ることができます。

PLは、電子状態や局在(欠陥)励起状態からの緩和中に発生するフォトン放出プロセスです。電荷キャリアは、Shockley-Read-Hall(SRH)と放射再結合が同時に行われることで再結合できます。放射再結合速度は電子と正孔の濃度の積に比例します。少数キャリア密度は欠陥と不純物で発生するSRH再結合によって減少するため、放射再結合は欠陥密度と不純物濃度に反比例します。放射再結合中に、フォトンが放出され、これをスペクトログラフで検出できます。これがフォトルミネッセンス(PL)信号です。

フォトルミネッセンス測定図1.フォトルミネッセンス信号

 

セミラボでは、DUVからNIRまでのスペクトル領域の化合物半導体(GaN、SiC、GaAs/InGaAs、GaP)の特性を評価できるスペクトルPLメトロロジーをご提供しています。当社のPLメトロロジー装置は、AlGaN合金のAI成分のモニタリング、GaN & GaAs材料のドーパント濃度の関数としてのPL波長依存性、エピ(Epi)SiC層の単層/多層積層欠陥のモニタリングをカバーしています。さらに、当社の中型~大型プラットフォームでは、PLと他のメトロロジー装置(たとえばラマン、分光エリプソメトリー(SE)、イメージング分光反射率計(iSR)など)とを組み合わせることができ、分光データと膜厚データを同じポイントで測定ができます。

図2.WT-2000PL

励起レーザーは10~100µmのスポットサイズでサンプル上に集束された状態で照射されます。セミラボのPLシステムでは、幅広いアプリケーションに対応するために、アクロマート光学系を備えた複数の同軸レーザーを使用します。放射再結合の光はサンプル内で等方的に放出され、その後、可視域または近赤外域で動作する検出器(スペクトログラフ)によって集められます。光学系は励起レーザーを精度良く抑制されるように設計されているため、反射レーザー光はPL信号を妨害しません。

デュアルスペクトログラフ設定により、UVから近赤外までのスペクトルの非常に幅広いサンプルをPL信号でカバーでき、システムの機械的な再構成は一切不要です。

当社のPLシステムはコンピュータで制御されており、フォトルミネッセンスマップの記録、保存、表示に適しています。波長、強度、半値全幅(FWHM)などのPLスペクトルの基本的なパラメータはリアルタイムで分析されます。

セミラボのPLシステムには、高精度検出器と、PLマップを非常に高い分解能で記録・分析できる超高速移動ステージが装備されています。これらのマップにより、生産ラインの性能特性を非常に精密に評価でき、プロセスを最適化するためのフィードバックが迅速に提供されます。

特徴

 

  • ・非接触
  • ・非破壊
  • ・ウェハー厚に制限なし

検出対象:

  • ・各種ヘテロ構造(InGaN/GaN、InGaAs/GaAs)のPL放出モニタリング – 品質管理
  • ・AlGaN合金のAl成分
  • ・エピSiC層の単層/多層積層欠陥
製品ラインナップ

SPL

ユーザーの要件に応じてレーザーを選択(266nm、355nm、405nm、532nm、785nm、980nm)
スペクトログラフの選択により、2~0.2nmの分解能でDUVからNIR(270nm~1700nm)までをカバー
自動の測定&分析
独自機能:インラインでのアクティブプロセス管理

  • PLスポット:10~100µm
  • CognexPatmax®パターン認識ソフトウェア

マイクロPL+パターン認識により、プロセスフローの後段階でインラインプロセス管理にPLを使用可能
150/200mmまたは200/300mmに対応
FOUP、SMIFおよび/またはオープンカセット構成
Windows® 8オペレーティングシステムによるマルチタスキング
SEMI®規格(E95-0200)準拠のSAMユーザーインターフェイス

 

 

SPL

 

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