HALBLEITERMATERIALDESIGN

Unsere Ingenieure für das Design von Halbleitermaterialien verwenden spezielle Softwaremodule, die dedizierte Tools für die Analyse des Betriebs von Halbleitergeräten auf grundlegender physikalischer Ebene bieten. Solche Module basieren auf den Drift-Diffusions-Gleichungen unter Verwendung von isothermen oder nicht-isothermen Transportmodellen. Solche Software-Tools sind nützlich, um eine Reihe praktischer Geräte zu simulieren, darunter Bipolartransistoren (BJTs), Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MESFETs), Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), Bipolartransistoren mit isoliertem Gate ( IGBTs), Schottky-Dioden und PN-Übergänge. Multiphysikalische Effekte spielen eine wichtige Rolle bei der Leistung von Halbleitervorrichtungen. Mit solch leistungsstarken Softwaretools können wir problemlos Modelle mit mehreren physikalischen Effekten erstellen. Beispielsweise können thermische Effekte innerhalb eines Leistungsgeräts unter Verwendung einer Wärmeübertragungsphysik-Schnittstelle simuliert werden. Optische Übergänge können integriert werden, um eine Reihe von Geräten wie Solarzellen, Leuchtdioden (LEDs) und Fotodioden (PDs) zu simulieren. Unsere Halbleitersoftware wird zur Modellierung von Halbleiterbauelementen mit Längenskalen von Hunderten von Nanometern oder mehr verwendet. Innerhalb der Software gibt es eine Reihe von physikalischen Schnittstellen – Werkzeuge zum Empfangen von Modelleingaben zur Beschreibung einer Reihe von physikalischen Gleichungen und Randbedingungen, wie z. B. Schnittstellen zur Modellierung des Transports von Elektronen und Löchern in Halbleiterbauelementen, ihres elektrostatischen Verhaltens usw. Die Halbleiterschnittstelle löst die Poisson-Gleichung in Verbindung mit den Kontinuitätsgleichungen sowohl für die Elektronen- als auch für die Lochladungsträgerkonzentration explizit. Wir können ein Modell mit der Finite-Volumen-Methode oder der Finite-Elemente-Methode lösen. Die Schnittstelle umfasst Materialmodelle für halbleitende und isolierende Materialien sowie Randbedingungen für ohmsche Kontakte, Schottky-Kontakte, Gates und eine Vielzahl elektrostatischer Randbedingungen. Merkmale innerhalb der Grenzfläche beschreiben die Mobilitätseigenschaft, da sie durch die Streuung von Ladungsträgern innerhalb des Materials begrenzt ist. Das Softwaretool umfasst mehrere vordefinierte Mobilitätsmodelle und die Option, benutzerdefinierte, benutzerdefinierte Mobilitätsmodelle zu erstellen. Beide Arten von Modellen können beliebig kombiniert werden. Jedes Mobilitätsmodell definiert eine Ausgangselektronen- und Lochmobilität. Die Ausgangsmobilität kann als Eingabe für andere Mobilitätsmodelle verwendet werden, während Gleichungen verwendet werden können, um Mobilitäten zu kombinieren. Die Schnittstelle enthält auch Funktionen zum Hinzufügen von Auger-, Direct- und Shockley-Read-Hall-Rekombination zu einer Halbleiterdomäne oder ermöglicht die Angabe unserer eigenen Rekombinationsrate. Für die Modellierung von Halbleiterbauelementen muss die Dotierungsverteilung spezifiziert werden. Unser Software-Tool bietet dazu eine Dopingmodell-Funktion. Es können sowohl konstante als auch von uns definierte Dotierungsprofile vorgegeben werden, oder es kann ein angenähertes Gaußsches Dotierungsprofil verwendet werden. Wir können auch Daten aus externen Quellen importieren. Unser Softwaretool bietet erweiterte Elektrostatik-Funktionen. Es existiert eine Materialdatenbank mit Eigenschaften für mehrere Materialien.

 

PROCESS TCAD und DEVICE TCAD

Technologie Computer-Aided Design (TCAD) bezieht sich auf die Verwendung von Computersimulationen zur Entwicklung und Optimierung von Halbleiterverarbeitungstechnologien und -geräten. Die Modellierung der Fertigung wird als Prozess-TCAD bezeichnet, während die Modellierung des Gerätebetriebs als Geräte-TCAD bezeichnet wird. Die TCAD-Prozess- und Gerätesimulationstools unterstützen eine breite Palette von Anwendungen wie CMOS, Stromversorgung, Speicher, Bildsensoren, Solarzellen und analoge/HF-Geräte. Wenn Sie beispielsweise erwägen, hocheffiziente, komplexe Solarzellen zu entwickeln, kann die Berücksichtigung eines kommerziellen TCAD-Tools Ihnen Entwicklungszeit sparen und die Anzahl teurer Versuchsfertigungsläufe reduzieren. TCAD bietet Einblick in die grundlegenden physikalischen Phänomene, die sich letztendlich auf Leistung und Ertrag auswirken. Die Verwendung von TCAD erfordert jedoch den Kauf und die Lizenzierung der Softwaretools, Zeit zum Erlernen des TCAD-Tools und noch mehr, um professionell und fließend mit dem Tool umzugehen. Dies kann sehr kostspielig und schwierig sein, wenn Sie diese Software nicht dauerhaft oder langfristig verwenden. In diesen Fällen können wir Ihnen helfen, indem wir den Service unserer Ingenieure anbieten, die diese Tools täglich verwenden. Kontaktieren Sie uns für weitere Informationen.

 

HALBLEITERPROZESSDESIGN

In der Halbleiterindustrie werden zahlreiche Arten von Geräten und Prozessen verwendet. Es ist weder einfach noch eine gute Idee, immer den Kauf eines auf dem Markt angebotenen schlüsselfertigen Systems in Betracht zu ziehen. Abhängig von der Anwendung und den betrachteten Materialien müssen Halbleiter-Kapitalanlagen sorgfältig ausgewählt und in eine Produktionslinie integriert werden. Hochspezialisierte und erfahrene Ingenieure werden benötigt, um eine Produktionslinie für einen Hersteller von Halbleitergeräten zu bauen. Unsere hervorragenden Verfahrenstechniker können Ihnen helfen, indem sie eine Prototyping- oder Massenproduktionslinie entwerfen, die zu Ihrem Budget passt. Wir können Ihnen bei der Auswahl der am besten geeigneten Prozesse und Geräte helfen, die Ihren Erwartungen entsprechen. Wir erklären Ihnen die Vorteile bestimmter Geräte und unterstützen Sie in den Phasen der Einrichtung Ihrer Prototyping- oder Massenproduktionslinie. Wir können Ihnen das Know-how vermitteln und Sie fit für den Betrieb Ihrer Anlage machen. Es hängt alles von Ihren Bedürfnissen ab. Wir können von Fall zu Fall die beste Lösung formulieren. Einige Haupttypen von Geräten, die bei der Herstellung von Halbleitergeräten verwendet werden, sind fotolithografische Werkzeuge, Abscheidungssysteme, Ätzsysteme, verschiedene Test- und Charakterisierungswerkzeuge … … usw. Die meisten dieser Tools sind ernsthafte Investitionen und Unternehmen können keine falschen Entscheidungen tolerieren, insbesondere Fabriken, bei denen selbst ein paar Stunden Ausfallzeit verheerend sein können. Eine der Herausforderungen, denen sich viele Einrichtungen gegenübersehen, besteht darin, sicherzustellen, dass ihre Anlageninfrastruktur für die Aufnahme der Halbleiterprozessausrüstung geeignet ist. Vieles muss sorgfältig geprüft werden, bevor eine feste Entscheidung zur Installation einer bestimmten Ausrüstung oder eines Cluster-Tools getroffen wird, einschließlich der aktuellen Ausstattung des Reinraums, der Aufrüstung des Reinraums bei Bedarf, der Planung der Strom- und Vorläufergasleitungen, der Ergonomie und der Sicherheit , Betriebsoptimierung….usw. Sprechen Sie zuerst mit uns, bevor Sie in diese Investitionen einsteigen. Die Überprüfung Ihrer Pläne und Projekte durch unsere erfahrenen Ingenieure und Manager von Halbleiterfabriken wird nur positiv zu Ihren Geschäftsbemühungen beitragen.

 

PRÜFUNG VON HALBLEITERMATERIALIEN UND -GERÄTEN

Ähnlich wie bei den Halbleiterverarbeitungstechnologien erfordert das Testen und QC von Halbleitermaterialien und -geräten hochspezialisierte Ausrüstung und technisches Know-how. Wir betreuen unsere Kunden in diesem Bereich, indem wir fachkundige Anleitung und Beratung zu der Art von Test- und Messtechnik bieten, die für eine bestimmte Anwendung am besten und wirtschaftlichsten ist, die Eignung der Infrastruktur beim Kunden bestimmen und verifizieren usw. Der Verschmutzungsgrad des Reinraums, Vibrationen auf dem Boden, Luftzirkulationsrichtungen, Personenbewegungen usw. alle müssen sorgfältig geprüft und bewertet werden. Wir können Ihre Proben auch unabhängig testen, detaillierte Analysen bereitstellen, die Fehlerursache ermitteln usw. als externer Auftragsdienstleister. Von Prototypentests bis hin zur Serienproduktion können wir Ihnen dabei helfen, die Reinheit der Ausgangsmaterialien sicherzustellen, die Entwicklungszeit zu verkürzen und Ausbeuteprobleme in der Halbleiterfertigung zu lösen.

 

Unsere Halbleiteringenieure verwenden die folgenden Software- und Simulationstools für das Halbleiterprozess- und Gerätedesign:

• ANSYS RedHawk / Q3D Extractor / Totem / PowerArtist

• MicroTec SiDif/SemSim/SibGraf

• COMSOL Halbleitermodul

 

Wir haben Zugriff auf eine breite Palette fortschrittlicher Laborgeräte, um Halbleitermaterialien und -geräte zu entwickeln und zu testen, darunter:

• Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS), Flugzeit-SIMS (TOF-SIMS)

• Transmissionselektronenmikroskopie – Scanning Transmission Electron Microscopy (TEM-STEM)

• Rasterelektronenmikroskopie (REM)

• Röntgen-Photoelektronenspektroskopie – Elektronenspektroskopie für die chemische Analyse (XPS-ESCA)

• Gelpermeationschromatographie (GPC)

• Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC)

• Gaschromatographie – Massenspektrometrie (GC-MS)

• Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS)

• Glimmentladungs-Massenspektrometrie (GDMS)

• Laserablations-Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (LA-ICP-MS)

• Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS)

• Auger-Elektronenspektroskopie (AES)

• Energiedispersive Spektroskopie (EDS)

• Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR)

• Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS)

• Optische Emissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES)

• Raman

• Röntgenbeugung (XRD)

• Röntgenfluoreszenz (XRF)

• Rasterkraftmikroskopie (AFM)

• Dual Beam - Fokussierter Ionenstrahl (Dual Beam – FIB)

• Elektronenrückstreubeugung (EBSD)

• Optische Profilometrie

• Restgasanalyse (RGA) und interner Wasserdampfgehalt

• Instrumentelle Gasanalyse (IGA)

• Rutherford-Rückstreuspektrometrie (RBS)

• Totalreflexions-Röntgenfluoreszenz (TXRF)

• Spiegelndes Röntgenreflexionsvermögen (XRR)

• Dynamisch-mechanische Analyse (DMA)

• Destruktive physikalische Analyse (DPA) gemäß MIL-STD-Anforderungen

• Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)

• Thermogravimetrische Analyse (TGA)

• Thermomechanische Analyse (TMA)

• Echtzeit-Röntgen (RTX)

• Akustische Rastermikroskopie (SAM)

• Tests zur Bewertung elektronischer Eigenschaften

• Physikalische und mechanische Tests

• Weitere thermische Tests nach Bedarf

• Umweltkammern, Alterungstests

 

Einige der gängigen Tests, die wir an Halbleitern und daraus hergestellten Geräten durchführen, sind:

• Bewertung der Reinigungseffizienz durch Quantifizierung von Oberflächenmetallen auf Halbleiterwafern

• Identifizieren und Lokalisieren von Verunreinigungen im Spurenbereich und Partikelverunreinigungen in Halbleiterbauelementen

• Messung der Dicke, Dichte und Zusammensetzung dünner Schichten

• Charakterisierung von Dotierstoffdosis und Profilform, Quantifizierung von Bulk-Dotierstoffen und Verunreinigungen

• Untersuchung der Querschnittsstruktur von ICs

• Zweidimensionale Kartierung von Matrixelementen in einem Halbleiter-Mikrobauelement durch Scanning Transmission Electron Microscopy-Electron Energy Loss Spectroscopy (STEM-EELS)

• Identifizierung von Verunreinigungen an Grenzflächen mittels Auger-Elektronen-Spektroskopie (FE-AES)

• Visualisierung und quantitative Auswertung der Oberflächenmorphologie

• Identifizieren von Trübung und Verfärbung von Wafern

• ATE Engineering und Testing für Produktion und Entwicklung

• Testen von Halbleiterprodukten, Burn-in und Zuverlässigkeitsqualifizierung, um die IC-Tauglichkeit sicherzustellen