Trong bối cảnh ngành công nghiệp bán dẫn đang trở thành một trong những lĩnh vực công nghệ mũi nhọn trên thế giới, việc tiếp cận và làm chủ các kỹ thuật đo lường, phân tích vật liệu tiên tiến là yêu cầu cấp thiết đối với các cơ sở đào tạo và nghiên cứu tại Việt Nam.

Nhằm tăng cường hoạt động học thuật, cập nhật kiến thức chuyên sâu và thúc đẩy hợp tác quốc tế trong lĩnh vực khoa học vật liệu và công nghệ bán dẫn, Viện Khoa học và Công nghệ - Trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên đã tổ chức buổi seminar chuyên đề với chủ đề: “Giới thiệu các phương pháp đo lường và kỹ thuật phân tích đặc trưng vật liệu tiên tiến dành cho các phòng thí nghiệm nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực bán dẫn”

Buổi seminar được tổ chức với sự tham gia của: PGS.TS. Nguyễn Văn Hảo - Phó Viện trưởng Viện KH&CN, Trưởng Bộ môn Vật lý Kỹ thuật (Chủ trì hội thảo); TS. Nguyễn Thị Phương Mai - Phó Viện trưởng Viện KH&CN ; Các giảng viên thuộc Bộ môn Vật lý Kỹ thuật; Sinh viên các khóa K22, K23 ngành Công nghệ bán dẫn cùng đông đảo cán bộ, học viên quan tâm.

Đặc biệt, hội thảo vinh dự đón tiếp diễn giả quốc tế: Ông Nicolas Laurent - Tổng Giám đốc Kinh doanh Tập đoàn Semilab.

Sự hiện diện của chuyên gia quốc tế đã góp phần nâng cao chất lượng học thuật và tính thực tiễn của chương trình.

Hội thảo được tổ chức nhằm các mục tiêu chính:

• Cập nhật kiến thức chuyên sâu về các phương pháp đo lường vật liệu trong ngành bán dẫn
• Giới thiệu các công nghệ đo lường tiên tiến đang được ứng dụng tại các phòng thí nghiệm và nhà máy trên thế giới
• Tăng cường kết nối giữa nhà trường và doanh nghiệp quốc tế
• Định hướng nghiên cứu và nghề nghiệp cho sinh viên ngành Công nghệ bán dẫn

Thông qua seminar, người tham dự có cơ hội tiếp cận trực tiếp với các công nghệ đo lường hiện đại - yếu tố then chốt trong toàn bộ chuỗi giá trị sản xuất bán dẫn.

Buổi seminar chuyên đề do ông Nicolas Laurent – Tổng Giám đốc Kinh doanh Tập đoàn Semilab trình bày đã mang đến một cái nhìn toàn diện và cập nhật về các giải pháp đo lường (metrology) tiên tiến trong lĩnh vực khoa học vật liệu và công nghệ bán dẫn. Sự kiện thu hút sự tham gia của đông đảo giảng viên, nhà nghiên cứu và sinh viên, thể hiện mối quan tâm ngày càng lớn đối với ngành công nghiệp bán dẫn tại Việt Nam.

1. Tổng quan về Semilab và vai trò của đo lường trong ngành bán dẫn

Mở đầu seminar, ông Nicolas Laurent giới thiệu về Semilab – một trong những nhà cung cấp giải pháp đo lường hàng đầu thế giới trong ngành bán dẫn. Với hơn 35 năm kinh nghiệm, Semilab cung cấp các hệ thống đo lường tiên tiến cho cả sản xuất công nghiệp và nghiên cứu & phát triển (R&D), đặc biệt nổi bật trong các công nghệ đo không tiếp xúc và quang học .

Trong chuỗi sản xuất bán dẫn, từ chế tạo wafer, thiết kế vi mạch đến đóng gói, các kỹ thuật đo lường đóng vai trò then chốt trong việc kiểm soát chất lượng, tối ưu quy trình và nâng cao hiệu suất thiết bị. Đặc biệt, với sự phát triển của các công nghệ tiên tiến như FinFET, vật liệu III-V hay vật liệu 2D, yêu cầu về độ chính xác và độ phân giải của các phép đo ngày càng cao.

2. Các phương pháp đo lường và phân tích vật liệu tiên tiến

Nội dung chính của seminar tập trung vào các kỹ thuật đo lường hiện đại được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu và sản xuất bán dẫn:

2.1. Quang phổ Ellipsometry (Spectroscopic Ellipsometry – SE)

Đây là phương pháp quang học không phá hủy, được sử dụng để đo độ dày màng mỏng và các hằng số quang học (n, k) với độ chính xác rất cao (tới 0.01 nm). SE đặc biệt hữu ích trong việc phân tích các lớp vật liệu như oxide, nitride, hay các vật liệu tiên tiến như GaN, SiGe .

Ngoài ra, kỹ thuật Ellipsometry còn có thể mở rộng sang Ellipsometry Porosimetry để phân tích độ xốp và kích thước lỗ trong vật liệu nano, phục vụ nghiên cứu vật liệu tiên tiến.

2.2. Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM)

AFM là công cụ quan trọng để khảo sát bề mặt vật liệu ở cấp độ nano, cung cấp hình ảnh 3D với độ phân giải rất cao. Phương pháp này cho phép đo độ nhám bề mặt, kích thước cấu trúc, cũng như phát hiện khuyết tật vi mô – những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất linh kiện bán dẫn .

2.3. Phương pháp bốn đầu dò (Four-Point Probe – 4PP)

Kỹ thuật 4PP được sử dụng rộng rãi để đo điện trở suất và điện trở tấm của vật liệu bán dẫn. Nhờ loại bỏ ảnh hưởng của điện trở tiếp xúc, phương pháp này mang lại độ chính xác cao trong đánh giá tính dẫn điện của các lớp vật liệu mỏng.

2.4. Phân tích hồ sơ pha tạp (Spreading Resistance Profiling – SRP)

SRP là phương pháp tiêu chuẩn để xác định phân bố nồng độ pha tạp theo chiều sâu trong vật liệu bán dẫn. Đây là công cụ quan trọng trong việc kiểm soát quá trình ion implantation, epitaxy và diffusion, góp phần tối ưu hóa thiết kế transistor hiện đại.

2.5. Kỹ thuật C-V (Mercury C-V – MCV)

Phương pháp MCV cho phép đo đặc tính điện dung – điện áp của các cấu trúc MOS, từ đó xác định các thông số quan trọng như điện áp ngưỡng, mật độ bẫy giao diện và chất lượng lớp oxide. Đây là kỹ thuật không phá hủy, phù hợp cho cả R&D và kiểm soát sản xuất.

2.6. Đo thời gian sống hạt tải (µ-PCD)

Kỹ thuật µ-PCD giúp xác định thời gian sống của hạt tải thiểu số – một chỉ số quan trọng phản ánh chất lượng vật liệu và mức độ khuyết tật. Phương pháp này thường được sử dụng để phát hiện nhiễm bẩn kim loại và đánh giá chất lượng wafer.

2.7. Phổ DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy)

DLTS là công cụ có độ nhạy cao để phát hiện các khuyết tật sâu và tạp chất trong vật liệu bán dẫn. Phương pháp này đặc biệt quan trọng trong nghiên cứu vật liệu mới như SiC, GaN và các ứng dụng công suất cao.

2.8. Đo độ linh động hạt tải (Mobility Measurement)

Các hệ thống đo Hall và Lehighton cho phép xác định độ linh động, mật độ hạt tải và điện trở suất – những thông số quyết định hiệu năng của linh kiện bán dẫn, đặc biệt trong các vật liệu tiên tiến như graphene hay GaN.

2.9. Nanoindentation

Đây là phương pháp đo cơ tính (độ cứng, mô đun đàn hồi) của vật liệu ở kích thước nano, giúp đánh giá độ bền cơ học của các lớp màng mỏng trong thiết bị bán dẫn.

3. Ý nghĩa đối với nghiên cứu và phát triển tại Việt Nam

Buổi seminar không chỉ cung cấp kiến thức chuyên sâu về các kỹ thuật đo lường hiện đại mà còn mở ra nhiều cơ hội hợp tác giữa các trường đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp quốc tế. Trong bối cảnh Việt Nam đang định hướng phát triển ngành công nghiệp bán dẫn, việc tiếp cận các công nghệ đo lường tiên tiến là yếu tố then chốt để nâng cao năng lực nghiên cứu và đào tạo.

Các hệ thống đo lường của Semilab cho phép triển khai từ quy mô phòng thí nghiệm đến sản xuất công nghiệp, giúp rút ngắn khoảng cách giữa nghiên cứu cơ bản và ứng dụng thực tiễn.

Seminar chuyên đề do ông Nicolas Laurent trình bày đã mang lại nhiều giá trị thiết thực, giúp người tham dự hiểu rõ hơn về vai trò của metrology trong ngành bán dẫn cũng như các công nghệ đo lường tiên tiến đang được sử dụng trên thế giới.

Đây là một sự kiện học thuật có ý nghĩa quan trọng, góp phần thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực khoa học vật liệu và công nghệ bán dẫn tại Việt Nam, đồng thời tạo nền tảng cho các hoạt động nghiên cứu và hợp tác quốc tế trong tương lai.