Cómo las herramientas avanzadas de orientación cristalina están revolucionando la fabricación de SiC

Los semiconductores están en todas partes en el mundo de hoy y se utilizan como componentes fundamentales en todo, desde teléfonos inteligentes y computadoras hasta automóviles e iluminación. Y dado que los fabricantes están bajo presión para producir en grandes cantidades, rápidamente y con alta calidad, la tecnología adecuada puede influir significativamente en el proceso.

La precisión es todo

La precisión es crucial en el proceso de fabricación de obleas, donde incluso las desviaciones más pequeñas en tamaño o alineación pueden perjudicar la efectividad y la vida útil del producto final. En los dispositivos de carburo de silicio (SiC), un desajuste entre la orientación cristalina o la geometría de la oblea y un sistema de referencia de la herramienta de proceso puede resultar en un rendimiento subóptimo del proceso o incluso fallos en el front-end.

La metrología es una práctica esencial en la caracterización, medición y análisis de materiales que impulsa el alto rendimiento y la calidad en los procesos de fabricación.

Primero, las herramientas de metrología ayudan a mejorar el control de procesos, el aumento de rendimiento y la innovación y el desarrollo al monitorear continuamente y proporcionar retroalimentación rápida. Esto asegura tasas de rendimiento más altas y la expansión continua de esta industria hacia tamaños de estructura cada vez más pequeños. En segundo lugar, los estándares de calidad de los dispositivos semiconductores son estrictos y esenciales, con la metrología asegurando la identificación temprana de defectos o desviaciones de las propiedades deseadas y permitiendo una intervención temprana en los procesos para reducir la probabilidad de dispositivos defectuosos. La metrología de rayos X no destructiva permite su integración en los procesos sin comprometer la integridad de la muestra.

Aprende más sobre la metrología semiconductora aquí.

Los métodos de medición que debes conocer

Sistemas de última generación como la avanzada tecnología de rayos X ofrecen una precisión y velocidad sin precedentes al medir la orientación y calidad de las obleas y lingotes de SiC durante su procesamiento desde la semilla, el lingote, hacia la oblea, a través del crecimiento, lijado, corte y pulido. Con una combinación de láseres, fuentes de rayos X y algoritmos ópticos sofisticados, estos sistemas pueden determinar de manera confiable la orientación de los ejes cristalinos, la planitud y los perfiles de borde de las obleas de SiC.

Difracción de rayos X (XRD)

XRD es una técnica de análisis no destructiva altamente respetada que se utiliza para analizar una amplia gama de propiedades físicas de muestras, incluida la composición de fases. Ofrece posibilidades de automatización para el procesamiento por lotes, transferencia de muestras ajustada al flujo de trabajo y una interfaz de software fácil de usar para el control y análisis de datos.

En el contexto de la caracterización de obleas, XRD puede determinar la orientación de los planos cristalinos en relación con la superficie de la oblea, incluidos los cortes. Hasta 100,000 obleas pueden medirse al año con una única herramienta, asegurando una alineación precisa antes del crecimiento, lijado y pasos de procesamiento subsecuentes.

Malvern Panalytical es líder en soluciones XRD para diversas necesidades en entornos académicos, de investigación e industriales. Nuestros sistemas, incluidos X’Pert3 MRD y X’Pert3 MRD XL, ofrecen información absoluta, sin necesidad de calibración, y precisa sobre el crecimiento cristalino, la composición del material, el grosor de la película, el perfil de gradación, así como la calidad de fases y cristales.

Escaneo de azimut

El método de escaneo de azimut ofrece un avance notable en términos de velocidad y precisión con una instrumentación robusta y mínimas partes móviles. Desde la verificación de la calidad de las semillas antes del crecimiento del cristal hasta la transferencia de la orientación durante las fases de lijado y corte, las mediciones de escaneo de azimut optimizan las operaciones, garantizan la más alta precisión y control de calidad, y pueden integrarse sin problemas en varias etapas del proceso de producción de obleas.

Durante el escaneo, la muestra se rota 360° y se registran picos de intensidad, proporcionando datos exhaustivos tanto sobre la magnitud y dirección de la inclinación como sobre las direcciones en el plano dentro del cristal, todo en tan solo 10 segundos. Este método no solo reduce significativamente el tiempo de medición, sino que también ofrece una precisión sin precedentes con una precisión de hasta 0,01°.

El método de escaneo de azimut puede aplicarse en diversas etapas de la producción de semiconductores. Asegura la correcta alineación de cristales semilla, facilita el lijado y corte precisos de lingotes en obleas y permite una inspección de calidad exhaustiva de los materiales semiconductores.

El equipo más reciente de medición de orientación cristalina está revolucionando las tolerancias cristalinas de obleas y lingotes, facilitando la transferencia al lijado y corte y liderando en los pasos de proceso subsecuentes. La gama de orientación cristalina de Malvern Panalytical, como el Difractómetro Omega Theta y el Wafer-XRD 200/300, utilizan el escaneo de azimut para alcanzar nuevos niveles de velocidad y precisión en la producción de semiconductores.

Lleva tu producción de semiconductores al siguiente nivel

Los procedimientos de medición de orientación cristalina no solo son beneficiosos para semiconductores basados en silicio, sino también para diversos materiales monocristalinos, mejorando la eficiencia, precisión y calidad general de los productos en la fabricación de semiconductores. Aprende más en este artículo.