Máy quang phổ Raman

Hiểu đơn giản về cách dùng quang phổ Raman để soi cấu trúc linh kiện

Thông thường, để biết bên trong một miếng silicon hay vật liệu bán dẫn có vấn đề gì hay không, người ta không thể chỉ quan sát bằng mắt thường. Kỹ thuật quang phổ Raman sử dụng tia laser chiếu vào mẫu vật, sau đó thu nhận các rung động của nguyên tử trong vật liệu. Những rung động này mang đặc trưng riêng của từng chất, giúp kỹ thuật viên xác định thành phần vật liệu và mức độ tinh khiết mà không cần cắt hay phá hỏng mẫu thử.

Tại các phòng thí nghiệm hay xưởng sản xuất chip, quang phổ Raman hỗ trợ phát hiện nhanh các tạp chất phát sinh trong quá trình gia công. Thay vì dựa vào cảm tính, người vận hành quan sát các dải phổ hiển thị trên màn hình để đánh giá chất lượng nguyên liệu như silicon hay graphene. Phương pháp này giúp bề mặt linh kiện luôn được giữ nguyên trạng do không có bất kỳ tiếp xúc vật lý nào trong quá trình đo.

Theo dõi tình trạng hạt tinh thể bằng thiết bị quang phổ Raman

Trong quá trình nung nóng hoặc ủ nhiệt để tạo các màng silicon mỏng, các hạt tinh thể đôi khi sắp xếp không đồng đều và có thể bị xoắn hoặc chồng chéo. Nếu không phát hiện kịp thời bằng thiết bị quang phổ Raman, những điểm bất thường này sẽ khiến linh kiện hoạt động thiếu ổn định hoặc giảm tuổi thọ. Các hệ thống như Anton Paar Cora 5001 Fiber cho phép quan sát những thay đổi này ở cấp độ rất nhỏ thông qua phân tích bước sóng laser.

Bên cạnh đó, các lỗi cấu trúc như lỗ hổng siêu nhỏ trong tinh thể SiC cũng được quang phổ Raman thể hiện rõ ràng thông qua bản đồ phân bố hai chiều. Dựa vào dữ liệu thu được, người vận hành có thể điều chỉnh nhiệt độ ủ để các hạt tinh thể sắp xếp đều hơn. Cách kiểm soát này giúp giảm tỷ lệ sản phẩm lỗi và đảm bảo độ bền của linh kiện khi đưa vào sử dụng thực tế.

Cách rà soát mật độ hạt tải điện nhờ phân tích quang phổ Raman

Mật độ hạt tải điện bên trong các điốt hoặc các vùng tiếp giáp p-n thường không đồng nhất trên toàn bộ bề mặt. Nếu sự phân bố này quá chênh lệch, thông số điện của linh kiện bán dẫn sẽ bị sai lệch.

Dữ liệu phổ thu được giúp kỹ thuật viên điều chỉnh hàm lượng tạp chất sao cho phù hợp với yêu cầu thiết kế ban đầu. Với các thỏi bán dẫn kích thước lớn, phân tích dọc theo nhiều mặt cắt đảm bảo nồng độ hạt tải luôn nằm trong giới hạn cho phép. Phương pháp này giúp dây chuyền sản xuất vận hành ổn định và hạn chế các lỗi phát sinh do sai lệch nồng độ pha tạp.

Lựa chọn kiểu dáng máy quang phổ Raman phù hợp tại EMIN

Tùy từng công đoạn, từ kiểm tra nguyên liệu đầu vào đến đánh giá thành phẩm cuối cùng, nhu cầu sử dụng thiết bị quang phổ Raman cũng khác nhau. Những kỹ thuật viên thường xuyên di chuyển giữa các khu vực sản xuất để kiểm tra nhanh tại chỗ có xu hướng chọn các mẫu máy cầm tay như Anton Paar Cora 100 nhờ thiết kế gọn nhẹ và dễ sử dụng. Dù kích thước nhỏ, thiết bị vẫn cho kết quả phổ rõ ràng để đưa ra quyết định xử lý mẫu ngay tại hiện trường.

Ngược lại, với các khâu phân tích chuyên sâu và yêu cầu dựng hình dữ liệu phức tạp, các hệ thống quang phổ Raman để bàn như dòng Cora 5001 sẽ phù hợp hơn. Nhờ tốc độ thu thập dữ liệu và độ nhạy cao của cảm biến, các thiết bị này giúp chuyển đổi các rung động nguyên tử thành dữ liệu trực quan và dễ phân tích. Thay thế các bước kiểm tra thủ công bằng phương pháp đo phổ giúp quá trình làm việc trở nên chủ động hơn và giảm thiểu rủi ro trong sản xuất.