Comment les outils avancés d’orientation des cristaux révolutionnent la fabrication du SiC

Les semi-conducteurs sont omniprésents dans le monde d’aujourd’hui et sont utilisés comme composants fondamentaux dans tout, des smartphones et ordinateurs aux voitures et à l’éclairage. Et puisque les fabricants sont sous pression pour produire en grand nombre, rapidement et de manière qualitative, la bonne technologie peut avoir un impact majeur sur le processus.

La précision est essentielle

La précision est cruciale pour le processus de fabrication des wafers, où même les plus petites variations de taille ou d’orientation peuvent affecter l’efficacité et la durée de vie du produit final. Avec les dispositifs en carbure de silicium (SiC), un désalignement entre l’orientation du cristal ou la géométrie du wafer et un système de référence de l’outil de processus peut conduire à des performances de processus sous-optimales ou même à des défaillances de l’interface avant.

La métrologie est une pratique essentielle dans la caractérisation matérielle, la mesure et l’analyse, qui stimule la performance et la qualité élevées dans les processus de fabrication.

Premièrement, les outils de métrologie aident à améliorer le contrôle du processus, l’augmentation du rendement et les innovations et développements en surveillant continuellement et en fournissant des rétroactions rapides. Cela assure des taux de rendement plus élevés et l’expansion continue de ce secteur vers des tailles de caractéristiques toujours plus petites. Deuxièmement, les normes de qualité des dispositifs semi-conducteurs sont strictes et essentielles, la métrologie assurant une identification précoce des défauts ou des écarts par rapport aux propriétés souhaitées et permettant une intervention précoce dans les processus afin de réduire la probabilité de dispositifs défectueux. La métrologie par rayons X non-destructive permet son intégration dans les processus sans compromettre l’intégrité de l’échantillon.

En savoir plus sur la métrologie des semi-conducteurs ici.

Les méthodes de mesure que vous devez connaître

Des systèmes de pointe comme la technologie avancée des rayons X offrent une précision et une rapidité sans précédent dans la mesure de l’orientation et de la qualité des wafers et lingots de SiC lors de leur transformation, du germe au lingot, puis au wafer, par le biais de la croissance, du meulage, de la coupe et du polissage. Avec une combinaison de lasers, de sources de rayons X et d’algorithmes optiques sophistiqués, ces systèmes peuvent déterminer de manière fiable l’orientation des axes cristallins, la planéité et les profils de bord des wafers SiC.

Diffraction des rayons X (XRD)

XRD est une technique d’analyse largement respectée et non-destructive utilisée pour analyser une large gamme de propriétés physiques des échantillons, y compris la composition de phase. Elle offre des possibilités d’automatisation pour le traitement en lots, le transfert d’échantillons adapté au flux de travail et une interface logicielle conviviale pour contrôler et analyser les données.

Dans le contexte de la caractérisation des wafers, XRD peut déterminer l’orientation des plans cristallins par rapport à la surface du wafer, y compris les sections. Jusqu’à 100 000 wafers peuvent être mesurés par an sur un seul outil, garantissant un alignement précis avant la croissance, le meulage et les étapes de traitement suivantes.

Malvern Panalytical est un leader dans les solutions XRD pour divers besoins dans les environnements académiques, de recherche et industriels. Nos systèmes, y compris X’Pert3 MRD et X’Pert3 MRD XL, fournissent des informations absolues, sans calibration et précises sur la croissance des cristaux, la composition des matériaux, l’épaisseur des films, le profil de gradation ainsi que la qualité des phases et des cristaux.

Balayage azimutal

La méthode de balayage azimutal offre une avancée remarquable en termes de rapidité et de précision avec une instrumentation robuste et un nombre minimum de pièces mobiles. Depuis la vérification de la qualité des germes avant la croissance du cristal jusqu’au transfert de l’orientation pendant les phases de meulage et de coupe, les mesures de balayage azimutal rationalisent les opérations, garantissent la précision la plus élevée et le contrôle de qualité, et peuvent être intégrées de manière transparente dans différentes étapes du processus de production des wafers.

Lors du balayage, l’échantillon est tourné à 360° et les pics d’intensité sont enregistrés, fournissant des données complètes tant sur la magnitude que sur la direction des inclinaisons ainsi que sur les directions dans le plan au sein du cristal, le tout en 10 secondes. Cette méthode réduit considérablement le temps de mesure tout en offrant une précision inégalée avec une précision allant jusqu’à 0,01°.

La méthode de balayage azimutal peut être appliquée à différents stades de la production de semi-conducteurs. Elle assure l’alignement correct des cristaux germes, facilite le meulage et la découpe précis des lingots en wafers et permet une inspection approfondie de la qualité des matériaux semi-conducteurs.

Le dernier équipement de mesure de l’orientation des cristaux révolutionne les tolérances des cristaux des wafers et lingots, facilite le transfert vers le meulage et la coupe et conduit aux étapes de processus suivantes. La gamme d’orientation des cristaux de Malvern Panalytical, comme le Omega Theta Diffractometer et les Wafer-XRD 200/300, utilisent le balayage azimutal pour atteindre de nouveaux niveaux de vitesse et de précision dans la production de semi-conducteurs.

Portez votre production de semi-conducteurs au niveau supérieur

Les méthodes de mesure de l’orientation des cristaux ne sont pas seulement bénéfiques pour les semi-conducteurs à base de silicium, mais aussi pour divers matériaux monocristallins et améliorent l’efficacité, la précision et la qualité globale des produits dans la fabrication de semi-conducteurs. Apprenez-en plus dans cet article.