تصميم مواد أشباه الموصلات

يستخدم مهندسو تصميم المواد شبه الموصلة لدينا وحدات برمجية محددة توفر أدوات مخصصة لتحليل تشغيل جهاز أشباه الموصلات على مستوى الفيزياء الأساسية. تعتمد هذه الوحدات على معادلات الانجراف والانتشار ، باستخدام نماذج نقل متساوي الحرارة أو غير حرارية. تعتبر أدوات البرامج هذه مفيدة لمحاكاة مجموعة من الأجهزة العملية ، بما في ذلك الترانزستورات ثنائية القطب (BJTs) ، والترانزستورات ذات التأثير الميداني لأشباه الموصلات المعدنية (MESFETs) ، والترانزستورات ذات التأثير الميداني لأشباه الموصلات المعدنية (MOSFETs) ، والترانزستورات ثنائية القطب المعزولة ذات البوابة ( IGBTs) ، وثنائيات شوتكي ، وتقاطعات PN. تلعب تأثيرات الفيزياء المتعددة أدوارًا مهمة في أداء جهاز أشباه الموصلات. باستخدام هذه الأدوات البرمجية القوية ، يمكننا بسهولة إنشاء نماذج تتضمن تأثيرات فيزيائية متعددة. على سبيل المثال ، يمكن محاكاة التأثيرات الحرارية داخل جهاز طاقة باستخدام واجهة فيزياء نقل الحرارة. يمكن دمج التحولات الضوئية لمحاكاة مجموعة من الأجهزة مثل الخلايا الشمسية والصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) والصمامات الثنائية (PDs). يتم استخدام برنامج أشباه الموصلات الخاص بنا لنمذجة أجهزة أشباه الموصلات بمقاييس طول تبلغ 100 نانومتر أو أكثر. يوجد داخل البرنامج عدد من الواجهات الفيزيائية - أدوات لتلقي مدخلات النموذج لوصف مجموعة من المعادلات المادية وشروط الحدود ، مثل واجهات لنمذجة نقل الإلكترونات والثقوب في أجهزة أشباه الموصلات ، وسلوكها الكهروستاتيكي ... إلخ. تعمل واجهة أشباه الموصلات على حل معادلة بواسون بالاقتران مع معادلات الاستمرارية لكل من تركيزات حامل شحنة الإلكترون والثقوب بشكل صريح. يمكننا اختيار حل نموذج بطريقة الحجم المحدود أو طريقة العناصر المحدودة. تشتمل الواجهة على نماذج مادية للمواد شبه الموصلة والمواد العازلة ، بالإضافة إلى الشروط الحدودية للاتصالات الأومية ، وملامسات شوتكي ، والبوابات ، ومجموعة واسعة من شروط الحدود الكهروستاتيكية. تصف السمات الموجودة في الواجهة خاصية التنقلية لأنها مقيدة بتشتت الموجات الحاملة داخل المادة. تتضمن أداة البرنامج العديد من نماذج التنقل المحددة مسبقًا وخيار إنشاء نماذج تنقل مخصصة ومعرفة من قبل المستخدم. يمكن الجمع بين هذين النوعين من النماذج بطرق عشوائية. يحدد كل نموذج تنقل إلكترونًا ناتجًا وحركة ثقب. يمكن استخدام حركة المخرجات كمدخل لنماذج التنقل الأخرى ، بينما يمكن استخدام المعادلات للجمع بين الحركات. تحتوي الواجهة أيضًا على ميزات لإضافة إعادة تركيب Auger و Direct و Shockley-Read Hall إلى مجال أشباه الموصلات ، أو تسمح بتحديد معدل إعادة التركيب الخاص بنا. يجب تحديد توزيع المنشطات لنمذجة أجهزة أشباه الموصلات. توفر أداة البرنامج الخاصة بنا ميزة نموذج المنشطات للقيام بذلك. يمكن تحديد ملفات تعريف المنشطات الثابتة والمحددة من قبلنا ، أو يمكن استخدام ملف تعريف تقريبي للمنشطات. يمكننا استيراد البيانات من مصادر خارجية أيضًا. توفر أداة البرنامج الخاصة بنا قدرات إلكتروستاتيكا محسنة. قاعدة بيانات المواد موجودة بخصائص عدة مواد.

 

عملية TCAD والجهاز TCAD

تشير تقنية التصميم بمساعدة الكمبيوتر (TCAD) إلى استخدام المحاكاة الحاسوبية لتطوير تقنيات وأجهزة معالجة أشباه الموصلات وتحسينها. يُطلق على نمذجة التصنيع اسم عملية TCAD ، بينما يُطلق على نمذجة تشغيل الجهاز اسم الجهاز TCAD. تدعم عملية TCAD وأدوات محاكاة الجهاز مجموعة واسعة من التطبيقات مثل CMOS ، والطاقة ، والذاكرة ، ومستشعرات الصور ، والخلايا الشمسية ، والأجهزة التناظرية / RF. على سبيل المثال ، إذا كنت تفكر في تطوير خلايا شمسية معقدة عالية الكفاءة ، فإن التفكير في أداة TCAD التجارية يمكن أن يوفر لك وقت التطوير ويقلل من عدد عمليات التصنيع التجريبية باهظة الثمن. يوفر TCAD نظرة ثاقبة للظواهر الفيزيائية الأساسية التي تؤثر في النهاية على الأداء والعائد. ومع ذلك ، فإن استخدام TCAD يتطلب شراء وترخيص أدوات البرامج ، ووقتًا لتعلم أداة TCAD ، وحتى تصبح أكثر احترافًا وطلاقة مع الأداة. قد يكون هذا مكلفًا وصعبًا حقًا إذا لم تكن تستخدم هذا البرنامج على أساس مستمر أو طويل الأجل. في هذه الحالات ، يمكننا مساعدتك في تقديم خدمة مهندسينا الذين يستخدمون هذه الأدوات على أساس يومي. اتصل بنا للحصول على مزيد من المعلومات.

 

تصميم عملية أشباه الموصلات

هناك أنواع عديدة من المعدات والعمليات المستخدمة في صناعة أشباه الموصلات. ليس من السهل ولا فكرة جيدة أن تفكر دائمًا في شراء نظام جاهز للتسليم معروض في السوق. اعتمادًا على التطبيق والمواد المدروسة ، يجب اختيار المعدات الرأسمالية لأشباه الموصلات بعناية ودمجها في خط الإنتاج. هناك حاجة إلى مهندسين متخصصين وذوي خبرة عالية لبناء خط إنتاج لشركة تصنيع أجهزة أشباه الموصلات. يمكن لمهندسي العمليات الاستثنائيين لدينا مساعدتك من خلال تصميم نموذج أولي أو خط إنتاج ضخم يناسب ميزانيتك. يمكننا مساعدتك في اختيار أنسب العمليات والمعدات التي تلبي توقعاتك. سنشرح لك مزايا معدات معينة ونساعدك في جميع مراحل إنشاء النماذج الأولية أو خط الإنتاج الضخم. يمكننا تدريبك على الدراية الفنية ونجعلك جاهزًا لتشغيل خطك. هذا كله يعتمد على الحاجة. يمكننا صياغة أفضل حل على أساس كل حالة على حدة. بعض الأنواع الرئيسية من المعدات المستخدمة في تصنيع أجهزة أشباه الموصلات هي الأدوات الليثوغرافية الضوئية وأنظمة الترسيب وأنظمة النقش وأدوات الاختبار والتوصيف المختلفة ... إلخ. معظم هذه الأدوات عبارة عن استثمارات جادة ولا يمكن للشركات أن تتسامح مع القرارات الخاطئة ، خاصةً تلك التي يمكن أن تكون مدمرة حتى لساعات قليلة من التوقف. أحد التحديات التي قد تواجهها العديد من المرافق هو التأكد من أن البنية التحتية للمصنع مناسبة لاستيعاب معدات عملية أشباه الموصلات. يحتاج الأمر إلى مراجعة كثيرة بعناية قبل اتخاذ قرار حازم بشأن تركيب معدات معينة أو أداة مجموعة ، بما في ذلك المستوى الحالي للغرفة النظيفة ، وترقية الغرفة النظيفة إذا لزم الأمر ، وتخطيط خطوط الطاقة والسلائف للغاز ، وبيئة العمل ، والسلامة ، التحسين التشغيلي ... إلخ. تحدث إلينا أولاً قبل الدخول في هذه الاستثمارات. إن مراجعة خططك ومشاريعك من قبل مهندسي ومديري أشباه الموصلات المخضرمين لن يسهم إلا بشكل إيجابي في مساعي عملك.

 

اختبار مواد وأجهزة أشباه الموصلات

على غرار تقنيات معالجة أشباه الموصلات ، يتطلب اختبار ومراقبة جودة مواد وأجهزة أشباه الموصلات معدات عالية التخصص ومعرفة هندسية. نحن نخدم عملائنا في هذا المجال من خلال تقديم إرشادات الخبراء والاستشارات بشأن نوع معدات الاختبار والمقاييس الأفضل والأكثر اقتصادية لتطبيق معين ، وتحديد مدى ملاءمة البنية التحتية في منشأة العميل والتحقق منها ... إلخ. مستويات التلوث في الغرفة النظيفة ، والاهتزازات على الأرض ، واتجاهات دوران الهواء ، وحركة الأشخاص ، ... إلخ. كلها بحاجة إلى أن يتم تقييمها وتقييمها بعناية. يمكننا أيضًا اختبار عيناتك بشكل مستقل ، وتقديم تحليل مفصل ، وتحديد السبب الجذري للفشل ... إلخ. كمقدم خدمة عقد خارجي. من اختبار النموذج الأولي إلى الإنتاج على نطاق واسع ، يمكننا مساعدتك في ضمان نقاء المواد الأولية ، ويمكننا المساعدة في تقليل وقت التطوير وحل مشكلات الإنتاجية في بيئة تصنيع أشباه الموصلات.

 

يستخدم مهندسو أشباه الموصلات لدينا البرامج وأدوات المحاكاة التالية لعملية أشباه الموصلات وتصميم الجهاز:

• ANSYS RedHawk / Q3D Extractor / Totem / PowerArtist

• MicroTec SiDif / SemSim / SibGraf

• وحدة أشباه الموصلات COMSOL

 

لدينا إمكانية الوصول إلى مجموعة واسعة من معدات المختبرات المتقدمة لتطوير واختبار مواد وأجهزة أشباه الموصلات ، بما في ذلك:

• قياس الطيف الكتلي الأيوني الثانوي (SIMS) ، وقت الرحلة SIMS (TOF-SIMS)

• المجهر الإلكتروني للإرسال - المسح المجهري الإلكتروني للإرسال (TEM-STEM)

• المسح المجهري الإلكتروني (SEM)

• التحليل الطيفي الإلكتروني بالأشعة السينية - التحليل الطيفي الإلكتروني للتحليل الكيميائي (XPS-ESCA)

• كروماتوغرافيا تغلغل الجل (GPC)

• جهاز استشراب سائل عالي الأداء (HPLC)

• كروماتوغرافيا الغاز - مطياف الكتلة (GC-MS)

• مطياف كتلة البلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS)

• قياس الطيف الكتلي لتفريغ الوهج (GDMS)

• الاجتثاث بالليزر المطياف الكتلي للبلازما المقترن حثيًا (LA-ICP-MS)

• مطياف الكتلة اللوني السائل (LC-MS)

• مطيافية اوجير (AES)

• التحليل الطيفي المشتت للطاقة (EDS)

• مطيافية فورييه لتحويل الأشعة تحت الحمراء (FTIR)

• مطيافية فقدان الطاقة الإلكترونية (EELS)

• مطيافية الانبعاث البصري للبلازما المقترنة حثيًا (ICP-OES)

• رامان

• حيود الأشعة السينية (XRD)

• مضان الأشعة السينية (XRF)

• مجهر القوة الذرية (AFM)

• شعاع مزدوج - شعاع أيون مركّز (شعاع مزدوج - FIB)

• حيود التبعثر الإلكتروني المرتد (EBSD)

• قياس الملامح البصري

• تحليل الغازات المتبقية (RGA) ومحتوى بخار الماء الداخلي

• تحليل الغاز الآلي (IGA)

• مطياف رذرفورد العكسي (RBS)

• مضان الأشعة السينية الانعكاس الكلي (TXRF)

• انعكاس الأشعة السينية المرآوية (XRR)

• التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA)

• التحليل الفيزيائي المدمر (DPA) المتوافق مع متطلبات MIL-STD

• قياس المسح التفاضلي (DSC)

• التحليل الحراري الوزني (TGA)

• التحليل الحراري الميكانيكي (TMA)

• الأشعة السينية في الوقت الحقيقي (RTX)

• المسح المجهري الصوتي (SAM)

• اختبارات لتقييم الخصائص الإلكترونية

• الاختبارات الفيزيائية والميكانيكية

• الاختبارات الحرارية الأخرى حسب الحاجة

• الغرف البيئية ، اختبارات الشيخوخة

 

بعض الاختبارات الشائعة التي نجريها على أشباه الموصلات والأجهزة المصنوعة منها هي:

• تقييم فعالية التنظيف عن طريق قياس المعادن السطحية على رقائق أشباه الموصلات

• تحديد وتحديد مستوى الشوائب والتلوث بالجسيمات في أجهزة أشباه الموصلات

• قياس سمك وكثافة وتكوين الأغشية الرقيقة

• توصيف جرعة التثبيط وشكل الملف ، وتحديد كمية المواد السائبة والشوائب

• فحص هيكل المقطع العرضي للدراسات الدولية

• رسم خرائط ثنائي الأبعاد لعناصر المصفوفة في جهاز صغير من أشباه الموصلات عن طريق مسح المجهر الإلكتروني للإرسال - مطياف فقدان الطاقة الإلكتروني (STEM-EELS)

• تحديد التلوث في الواجهات باستخدام التحليل الطيفي لأوجير (FE-AES)

• التصور والتقييم الكمي لمورفولوجيا السطح

• تحديد ضباب الرقاقة وتغير لونها

• هندسة واختبار ATE للإنتاج والتطوير

• اختبار منتج أشباه الموصلات ، ومؤهلات الاحتراق والموثوقية لضمان ملاءمة IC