Como Ferramentas Avançadas de Orientação de Cristais Estão Revolucionando a Fabricação de SiC

Os semicondutores são onipresentes no mundo de hoje e são usados como componentes básicos em tudo, desde smartphones e computadores até carros e iluminação. Com os fabricantes sob pressão para produzir em alta quantidade, velocidade e qualidade, a tecnologia apropriada pode influenciar significativamente o processo.

Precisão é tudo

Precisão é crucial para o processo de fabricação de wafers, onde até mesmo as menores variações de tamanho ou orientação podem afetar a eficácia e a durabilidade do produto final. Em dispositivos de carbeto de silício (SiC), um desalinhamento entre a orientação do cristal ou a geometria do wafer e o sistema de referência da ferramenta de processo pode levar a desempenhos abaixo do ideal ou até falhas na produção de frontend.

A metrologia é uma prática essencial na caracterização, medição e análise de materiais, impulsionando alta performance e qualidade nos processos de fabricação.

Primeiramente, ferramentas de metrologia ajudam a melhorar o controle de processo, aumento do rendimento e inovações e desenvolvimentos, monitorando continuamente e fornecendo feedback rápido. Isso garante taxas de rendimentos mais altas e a contínua expansão desse setor rumo a tamanhos de estruturas cada vez menores. Em segundo lugar, os padrões de qualidade dos dispositivos semicondutores são rigorosos e essenciais, onde a metrologia garante a identificação precoce de defeitos ou desvios das propriedades desejadas e possibilita intervenção precoce nos processos para diminuir a probabilidade de dispositivos defeituosos. A metrologia de raios X não destrutiva permite sua integração nos processos sem comprometer a integridade da amostra.

Saiba mais sobre metrologia de semicondutores aqui.

Os métodos de medição que você precisa conhecer

Sistemas de ponta, como a tecnologia avançada de raios X, oferecem precisão e velocidade sem precedentes na medição da orientação e qualidade dos wafers e barras de SiC durante seu processamento, desde a semente, passando pela barra, até o wafer, incluindo crescimento, retificação, corte e polimento. Com uma combinação de lasers, fontes de raios X e algoritmos óticos sofisticados, esses sistemas podem determinar com confiabilidade a orientação dos eixos do cristal, a planicidade e os perfis de borda dos wafers de SiC.

Difração de Raios X (XRD)

XRD é uma técnica de análise não destrutiva altamente respeitada, usada para analisar uma ampla gama de propriedades físicas de amostras, incluindo composição de fases. Ela oferece possibilidades de automação para processamento em lote, transferência de amostras ajustada ao fluxo de trabalho e uma interface de software amigável para controle e análise de dados.

No contexto da caracterização de wafers, o XRD pode determinar a orientação dos planos de cristal em relação à superfície do wafer, incluindo as seções. Até 100.000 wafers podem ser medidos por ano em uma única ferramenta, assegurando alinhamento preciso antes do crescimento, retificação e etapas de processamento subsequentes.

A Malvern Panalytical é líder em soluções de XRD para diversas necessidades em ambientes acadêmicos, de pesquisa e industriais. Nossos sistemas, incluindo X’Pert3 MRD e X’Pert3 MRD XL, oferecem informações absolutas, sem necessidade de calibração e precisas sobre crescimento de cristal, composição material, espessura de filme, perfil de graduação, bem como qualidade de fase e cristal.

Varredura de Azimute

O método de varredura de azimute oferece um avanço notável em termos de velocidade e precisão com instrumentação robusta e poucas partes móveis. Desde verificar a qualidade da semente antes do crescimento do cristal até a transferência da orientação durante as fases de retificação e corte, as medições de varredura de azimute simplificam as operações, garantem precisão e controle de qualidade máximos e podem ser integradas perfeitamente em várias etapas do processo de produção de wafers.

Durante a varredura, a amostra é girada 360° e os picos de intensidade são registrados, fornecendo dados abrangentes tanto sobre a magnitude de inclinação quanto sobre direções em plano dentro do cristal, tudo em 10 segundos. Este método não só reduz significativamente o tempo de medição, mas também oferece precisão inigualável com uma exactitude de até 0,01°.

O método de varredura de azimute pode ser aplicado em diferentes estágios da produção de semicondutores. Ele garante o alinhamento correto dos cristais de semente, facilita o retificação e corte preciso de lingotes para wafers e possibilita uma inspeção de qualidade rigorosa dos materiais semicondutores.

Os mais recentes equipamentos de medição de orientação de cristal estão revolucionando as tolerâncias de cristais de wafers e lingotes, facilitando a transferência para retificação e corte e em etapas de processo subsequentes. A linha de orientação de cristais da Malvern Panalytical, como o Omega Theta Difratômetro e o Wafer-XRD 200/300, utilizam a varredura de azimute para alcançar novos níveis de velocidade e precisão na produção de semicondutores.

Leve sua produção de semicondutores para o próximo nível

Métodos de medições de orientação de cristais são benéficos não apenas para semicondutores à base de silício, mas também para diversos materiais monocristalinos, melhorando a eficiência, precisão e qualidade geral dos produtos na fabricação de semicondutores. Saiba mais neste artigo.