DISEÑO DE MATERIALES SEMICONDUCTORES

Nuestros ingenieros de diseño de materiales semiconductores utilizan módulos de software específicos que proporcionan herramientas dedicadas para el análisis del funcionamiento de los dispositivos semiconductores a nivel de física fundamental. Dichos módulos se basan en las ecuaciones de deriva-difusión, utilizando modelos de transporte isotérmicos o no isotérmicos. Estas herramientas de software son útiles para simular una variedad de dispositivos prácticos, incluidos transistores bipolares (BJT), transistores de efecto de campo de semiconductores de metal (MESFET), transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido de metal (MOSFET), transistores bipolares de puerta aislada ( IGBT), diodos Schottky y uniones PN. Los efectos multifísicos juegan un papel importante en el rendimiento de los dispositivos semiconductores. Con herramientas de software tan poderosas, podemos crear fácilmente modelos que involucren múltiples efectos físicos. Por ejemplo, los efectos térmicos dentro de un dispositivo de potencia se pueden simular utilizando una interfaz de física de transferencia de calor. Se pueden incorporar transiciones ópticas para simular una variedad de dispositivos, como celdas solares, diodos emisores de luz (LED) y fotodiodos (PD). Nuestro software de semiconductores se utiliza para modelar dispositivos semiconductores con escalas de longitud de centenas de nm o más. Dentro del software, hay una serie de interfaces físicas: herramientas para recibir entradas de modelos para describir un conjunto de ecuaciones físicas y condiciones de contorno, como interfaces para modelar el transporte de electrones y huecos en dispositivos semiconductores, su comportamiento electrostático, etc. La interfaz de semiconductores resuelve la ecuación de Poisson junto con las ecuaciones de continuidad para las concentraciones de portadores de carga de electrones y huecos explícitamente. Podemos elegir resolver un modelo con el método de los volúmenes finitos o el método de los elementos finitos. La interfaz incluye modelos de materiales para materiales aislantes y semiconductores, además de condiciones límite para contactos óhmicos, contactos Schottky, puertas y una amplia gama de condiciones límite electrostáticas. Las características dentro de la interfaz describen la propiedad de movilidad, ya que está limitada por la dispersión de los portadores dentro del material. La herramienta de software incluye varios modelos de movilidad predefinidos y la opción de crear modelos de movilidad personalizados y definidos por el usuario. Ambos tipos de modelos se pueden combinar de forma arbitraria. Cada modelo de movilidad define una movilidad de electrones y huecos de salida. La movilidad de salida se puede utilizar como entrada para otros modelos de movilidad, mientras que las ecuaciones se pueden utilizar para combinar movilidades. La interfaz también contiene funciones para agregar recombinación Auger, Direct y Shockley-Read Hall a un dominio semiconductor, o permite especificar nuestra propia tasa de recombinación. La distribución de dopaje debe especificarse para el modelado de dispositivos semiconductores. Nuestra herramienta de software proporciona una función de modelo de dopaje para hacer esto. Se pueden especificar perfiles de dopaje constantes y definidos por nosotros, o se puede usar un perfil de dopaje gaussiano aproximado. También podemos importar datos de fuentes externas. Nuestra herramienta de software ofrece capacidades electrostáticas mejoradas. Existe una base de datos de materiales con propiedades para varios materiales.

 

PROCESO TCAD y DISPOSITIVO TCAD

Tecnología Diseño asistido por computadora (TCAD) se refiere al uso de simulaciones por computadora para desarrollar y optimizar tecnologías y dispositivos de procesamiento de semiconductores. El modelado de la fabricación se denomina Process TCAD, mientras que el modelado del funcionamiento del dispositivo se denomina Device TCAD. Las herramientas de simulación de dispositivos y procesos de TCAD admiten una amplia gama de aplicaciones, como CMOS, energía, memoria, sensores de imagen, células solares y dispositivos analógicos/RF. Por ejemplo, si está considerando desarrollar celdas solares complejas altamente eficientes, considerar una herramienta TCAD comercial puede ahorrarle tiempo de desarrollo y reducir la cantidad de costosas ejecuciones de fabricación de prueba. TCAD proporciona información sobre los fenómenos físicos fundamentales que, en última instancia, afectan el rendimiento y el rendimiento. Sin embargo, el uso de TCAD requiere la compra y la licencia de las herramientas de software, tiempo para aprender a usar la herramienta TCAD y, aún más, volverse profesional y fluido con la herramienta. Esto puede ser realmente costoso y difícil si no va a utilizar este software de forma continua oa largo plazo. En estos casos podemos ayudarle ofreciendo el servicio de nuestros ingenieros que utilizan estas herramientas en el día a día. Contáctenos para más información.

 

DISEÑO DE PROCESOS DE SEMICONDUCTORES

Existen numerosos tipos de equipos y procesos utilizados en la industria de los semiconductores. No es fácil ni buena idea plantearse siempre comprar un sistema llave en mano que ofrece el mercado. Dependiendo de la aplicación y los materiales considerados, los equipos de capital de semiconductores deben elegirse cuidadosamente e integrarse en una línea de producción. Se necesitan ingenieros altamente especializados y experimentados para construir una línea de producción para un fabricante de dispositivos semiconductores. Nuestros excepcionales ingenieros de procesos pueden ayudarlo a diseñar una línea de prototipos o producción en masa que se ajuste a su presupuesto. Podemos ayudarlo a elegir los procesos y equipos más adecuados que cumplan con sus expectativas. Le explicaremos las ventajas de un equipo en particular y lo ayudaremos a lo largo de las fases de establecimiento de su línea de prototipos o producción en masa. Podemos capacitarlo en el conocimiento y prepararlo para operar su línea. Todo depende de tus necesidades. Podemos formular la mejor solución caso por caso. Algunos de los principales tipos de equipos utilizados en la fabricación de dispositivos semiconductores son herramientas fotolitográficas, sistemas de deposición, sistemas de grabado, diversas herramientas de prueba y caracterización, etc. La mayoría de estas herramientas son inversiones serias y las corporaciones no pueden tolerar decisiones equivocadas, especialmente las fábricas donde incluso unas pocas horas de inactividad pueden ser devastadoras. Uno de los desafíos que pueden enfrentar muchas instalaciones es asegurarse de que la infraestructura de su planta sea adecuada para acomodar el equipo de proceso de semiconductores. Mucho debe revisarse cuidadosamente antes de tomar una decisión firme sobre la instalación de un equipo o herramienta de grupo en particular, incluido el nivel actual de la sala limpia, la actualización de la sala limpia si es necesario, la planificación de las líneas de energía y gas precursor, la ergonomía, la seguridad , optimización operativa….etc. Hable con nosotros primero antes de entrar en estas inversiones. Tener sus planes y proyectos revisados por nuestros experimentados ingenieros y gerentes de fabricación de semiconductores solo contribuirá positivamente a sus esfuerzos comerciales.

 

ENSAYOS DE MATERIALES Y DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES

De manera similar a las tecnologías de procesamiento de semiconductores, las pruebas y el control de calidad de los materiales y dispositivos semiconductores requieren equipos altamente especializados y conocimientos de ingeniería. Servimos a nuestros clientes en esta área brindando orientación y consultoría expertas sobre el tipo de equipo de prueba y metrología que es mejor y más económico para una aplicación en particular, determinando y verificando la idoneidad de la infraestructura en las instalaciones del cliente, etc. Los niveles de contaminación de la sala blanca, vibraciones en el suelo, direcciones de circulación del aire, movimiento de personas,….etc. todos necesitan ser evaluados y evaluados cuidadosamente. También podemos probar sus muestras de forma independiente, proporcionar un análisis detallado, determinar la causa raíz de la falla, etc. como un proveedor de servicios de contrato externo. Desde la prueba de prototipos hasta la producción a gran escala, podemos ayudarlo a garantizar la pureza de los materiales de partida, podemos ayudarlo a reducir el tiempo de desarrollo y resolver problemas de rendimiento en el entorno de fabricación de semiconductores.

 

Nuestros ingenieros de semiconductores utilizan el siguiente software y herramientas de simulación para el diseño de dispositivos y procesos de semiconductores:

• ANSYS RedHawk / Q3D Extractor / Tótem / PowerArtist

• MicroTec SiDif/SemSim/SibGraf

• Módulo de semiconductores COMSOL

 

Tenemos acceso a una amplia gama de equipos de laboratorio avanzados para desarrollar y probar materiales y dispositivos semiconductores, que incluyen:

• Espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS), SIMS de tiempo de vuelo (TOF-SIMS)

• Microscopía electrónica de transmisión - Microscopía electrónica de transmisión de barrido (TEM-STEM)

• Microscopía electrónica de barrido (SEM)

• Espectroscopia de fotoelectrones de rayos X: espectroscopia de electrones para análisis químico (XPS-ESCA)

• Cromatografía de permeación en gel (GPC)

• Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC)

• Cromatografía de gases: espectrometría de masas (GC-MS)

• Espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS)

• Espectrometría de masas de descarga luminiscente (GDMS)

• Espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente por ablación láser (LA-ICP-MS)

• Espectrometría de masas por cromatografía líquida (LC-MS)

• Espectroscopía de electrones Auger (AES)

• Espectroscopía de Dispersión de Energía (EDS)

• Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR)

• Espectroscopia de pérdida de energía de electrones (EELS)

• Espectroscopía de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES)

• raman

• Difracción de rayos X (XRD)

• Fluorescencia de rayos X (XRF)

• Microscopía de fuerza atómica (AFM)

• Haz dual - Haz de iones enfocado (Dual Beam - FIB)

• Difracción de retrodispersión de electrones (EBSD)

• Perfilometría óptica

• Análisis de gas residual (RGA) y contenido de vapor de agua interno

• Análisis de gases instrumentales (IGA)

• Espectrometría de retrodispersión de Rutherford (RBS)

• Fluorescencia de rayos X de reflexión total (TXRF)

• Reflectividad especular de rayos X (XRR)

• Análisis Mecánico Dinámico (DMA)

• Análisis físico destructivo (DPA) que cumple con los requisitos de MIL-STD

• Calorimetría diferencial de barrido (DSC)

• Análisis termogravimétrico (TGA)

• Análisis termomecánico (TMA)

• Rayos X en tiempo real (RTX)

• Microscopía acústica de barrido (SAM)

• Ensayos para evaluar propiedades electrónicas

• Pruebas Físicas y Mecánicas

• Otras pruebas térmicas según sea necesario

• Cámaras Ambientales, Ensayos de Envejecimiento

 

Algunas de las pruebas comunes que realizamos en semiconductores y dispositivos fabricados con ellos son:

• Evaluación de la eficacia de limpieza mediante la cuantificación de metales superficiales en obleas semiconductoras

• Identificación y localización de impurezas a nivel de trazas y contaminación por partículas en dispositivos semiconductores

• Medición del espesor, la densidad y la composición de películas delgadas

• Caracterización de la dosis de dopantes y la forma del perfil, cuantificación de impurezas y dopantes a granel

• Examen de la estructura de la sección transversal de los circuitos integrados

• Mapeo bidimensional de elementos de matriz en un microdispositivo semiconductor mediante microscopía electrónica de transmisión de barrido-espectroscopía de pérdida de energía electrónica (STEM-EELS)

• Identificación de contaminación en las interfases mediante espectroscopía de electrones Auger (FE-AES)

• Visualización y evaluación cuantitativa de la morfología de la superficie

• Identificación de la opacidad y la decoloración de la oblea

• Ingeniería y pruebas de ATE para producción y desarrollo

• Pruebas de productos semiconductores, quemado y calificación de confiabilidad para asegurar la aptitud del IC