Wie fortschrittliche Kristallorientierungswerkzeuge die SiC-Herstellung revolutionieren

Halbleiter sind allgegenwärtig in der heutigen Welt und werden als grundlegende Komponenten in allem eingesetzt, von Smartphones und Computern bis hin zu Autos und Beleuchtung. Und da Hersteller unter Druck stehen, in hoher Stückzahl, Geschwindigkeit und Qualität zu produzieren, kann die richtige Technologie den Prozess maßgeblich beeinflussen.

Präzision ist alles

Präzision ist entscheidend für den Wafer-Fertigungsprozess, bei dem schon die kleinsten Abweichungen in Größe oder Ausrichtung die Wirksamkeit und Lebensdauer des Endprodukts beeinträchtigen können. Bei Siliziumkarbid (SiC)-Geräten kann eine Fehlanpassung zwischen Kristallorientierung oder Wafer-Geometrie und einem Referenzsystem des Prozesswerkzeugs zu suboptimalen Prozessleistungen oder sogar Ausfällen im Frontend führen.

Metrologie ist eine wesentliche Praxis in der Materialcharakterisierung, Messung und Analyse, die hohe Leistung und Qualität in Fertigungsprozessen antreibt.

Erstens helfen Metrologiewerkzeuge, die Prozesskontrolle, die Ertragssteigerung und Innovationen und Entwicklungen zu verbessern, indem sie kontinuierlich überwachen und schnelle Rückmeldungen liefern. Dies gewährleistet höhere Ertragsraten und die weitere Expansion dieser Branche in Richtung immer geringer werdender Strukturgrößen. Zweitens sind die Qualitätsstandards von Halbleitergeräten streng und unerlässlich, wobei die Metrologie eine frühzeitige Identifikation von Mängeln oder Abweichungen von gewünschten Eigenschaften sicherstellt und eine frühzeitige Intervention in den Prozessen ermöglicht, um die Wahrscheinlichkeit von defekten Geräten zu verringern. Die zerstörungsfreie Röntgenmetrologie ermöglicht ihre Integration in die Prozesse, ohne die Integrität der Probe zu beeinträchtigen.

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Die Messmethoden, die Sie kennen müssen

Hochmoderne Systeme wie die fortschrittliche Röntgentechnologie bieten beispiellose Genauigkeit und Geschwindigkeit bei der Messung der Orientierung und Qualität von SiC-Wafern und -Barren während ihrer Verarbeitung vom Samen über den Barren zum Wafer, durch Wachstum, Schleifen, Schneiden und Polieren. Mit einer Kombination aus Lasern, Röntgenquellen und ausgeklügelten optischen Algorithmen können diese Systeme die Kristallachsenorientierung, Flachheit und Randprofile von SiC-Wafern zuverlässig bestimmen.

Röntgenbeugung (XRD)

XRD ist eine hoch angesehene, zerstörungsfreie Analysetechnik, die zur Analyse einer breiten Palette physikalischer Eigenschaften von Proben, einschließlich Phasenzusammensetzung, verwendet wird. Sie bietet Automatisierungsmöglichkeiten für die Stapelverarbeitung, workflow-angepassten Probentransfer und eine benutzerfreundliche Softwareoberfläche zur Steuerung und Analyse von Daten.

Im Kontext der Wafer-Charakterisierung kann XRD die Orientierung der Kristallebenen relativ zur Wafer-Oberfläche bestimmen, einschließlich der Abschnitte. Bis zu 100.000 Wafer können pro Jahr auf einem einzigen Werkzeug gemessen werden, was eine genaue Ausrichtung vor Wachstum, Schleifen und nachfolgenden Bearbeitungsschritten sicherstellt.

Malvern Panalytical ist führend bei XRD-Lösungen für verschiedene Bedürfnisse in akademischen, Forschungs- und industriellen Umgebungen. Unsere Systeme, einschließlich X’Pert3 MRD und X’Pert3 MRD XL, bieten absolute, kalibrierungsfreie und genaue Informationen über Kristallwachstum, Materialzusammensetzung, Filmdicke, Gradierungsprofil sowie Phasen- und Kristallqualität.

Azimut-Scan

Die Azimuth-Scan-Methode bietet einen bemerkenswerten Durchbruch in Bezug auf Geschwindigkeit und Präzision mit robuster Instrumentierung und minimalen beweglichen Teilen. Vom Überprüfen der Samenqualität vor dem Kristallwachstum bis hin zur Übertragung der Orientierung während der Schleif- und Schneidphasen rationalisieren Azimuth-Scan-Messungen die Abläufe, gewährleisten die höchste Genauigkeit und Qualitätskontrolle und können nahtlos in verschiedene Stufen des Wafer-Produktionsprozesses integriert werden.

Während des Scans wird die Probe um 360° gedreht und Intensitätsspitzen werden aufgezeichnet, was umfassende Daten sowohl über Neigungsmagnitude als auch Richtung sowie In-Plane-Richtungen innerhalb des Kristalls liefert, alles innerhalb von 10 Sekunden. Diese Methode reduziert nicht nur die Messzeit erheblich, sondern bietet auch beispiellose Genauigkeit mit einer Präzision bis zu 0,01°.

Die Azimuth-Scan-Methode kann in verschiedenen Stadien der Halbleiterproduktion angewendet werden. Sie stellt die korrekte Ausrichtung von Saatkristallen sicher, erleichtert das präzise Schleifen und Schneiden von Ingots zu Wafern und ermöglicht eine gründliche Qualitätsprüfung von Halbleitermaterialien.

Die neueste Kristallorientierungsmessausrüstung revolutioniert die Kristalltoleranzen von Wafern und Ingots, erleichtert die Übertragung zum Schleifen und Schneiden und führt in nachfolgende Prozessschritte. Malvern Panalyticals Kristallorientierungsbereich, wie der Omega Theta Diffraktometer und die Wafer-XRD 200/300, nutzen den Azimut-Scan, um neue Geschwindigkeits- und Genauigkeitsstufen in der Halbleiterproduktion zu erreichen.

Bringen Sie Ihre Halbleiterproduktion auf die nächste Stufe

Kristallorientierungsmessverfahren sind nicht nur für siliziumbasierte Halbleiter von Vorteil, sondern auch für verschiedene einkristalline Materialien und verbessern die Effizienz, Präzision und Gesamtqualität der Produkte in der Halbleiterfertigung. Erfahren Sie mehr in diesem Artikel.