El uso de la espectroscopia elipsométrica en la fabricación de dispositivos electrónicos.

Dentro de los procesos de caracterización de materiales y el proceso de fabricación de dispositivos, la espectroscopia óptica, en especial, la espectroscopia elipsométrica; es una técnica para la obtención de información de las películas delgadas utilizadas en la fabricación de dispositivos en la dirección de Microtecnologías de CIDESI Querétaro.

Figura 1. Elipsómetro del cuarto limpio de CIDESI-Querétaro, es ideal para estudiar semiconductores por su rango espectral de operación que va desde 250 nm a 1100 nm

La espectroscopia elipsométrica, es una técnica no-destructiva, que consiste en medir el cambio en el estado de polarización que la luz experimenta al reflejarse en una superficie, especialmente en películas delgadas de una o varias capas. La información que se obtiene del experimento son usados para conocer propiedades de los materiales y su calidad (Figura 2). Los parámetros ópticos medidos son Ψ y Δ.

Figura 2. Ajuste del espectro PSI obtenidos por elipsometria del modelo aire/óxido de silicio/silicio.

Entre los materiales más utilizados y caracterizados por espectroscopia elipsométrica se encuentran materiales cristalinos y amorfos, ya sean dieléctricos, semiconductores o conductores. En el elipsómetro ubicado en las instalaciones del cuarto limpio de CIDESI-Querétaro, figura 3, podemos obtener mediciones variando el ángulo del haz incidente y la longitud de onda, la cual puede ir desde el espectro electromagnético visible al cercano infrarrojo.

Figura 3. Usuario realizando análisis de datos del sistema aire/óxido de silicio/silicio por mediciones en elipsómetro. El espesor de películas delgadas de materiales es de los parámetros de interés frecuente en la fabricación de dispositivos electrónicos, en este caso, la película bajo estudio es óxido de silicio.

Para la obtención de los parámetros que se pueden obtener por elipsometría como espesores, constantes ópticas y fracciones de volumen de los materiales que estudiamos, y que dependen de la composición del material, como de la estructura cristalina o amorfa. Es necesario realizar un modelo de la muestra que se esta analizando. Los modelos utilizados pueden ser de una película sencilla o un conjunto de películas delgadas. Es importante mencionar que el modelo representativo de la muestra, se alimenta con información obtenida por otras técnicas de caracterización como AFM, XRD, Raman, y aún otras complejidades como pueden ser la composición estequiometría de la muestra.

Autores

Daniela Díaz, David Guzmán, Iker Chavez y David Velarde


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El equipo de la Dirección de Microtecnologías (DMT)
Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial (CIDESI)

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