半導体材料設計

当社の半導体材料設計エンジニアは、半導体デバイスの動作を基本的な物理レベルで解析するための専用ツールを提供する特定のソフトウェア モジュールを使用します。このようなモジュールは、等温または非等温輸送モデルを使用したドリフト拡散方程式に基づいています。このようなソフトウェア ツールは、バイポーラ トランジスタ (BJT)、金属半導体電界効果トランジスタ (MESFET)、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ (MOSFET)、絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ ( IGBT)、ショットキー ダイオード、および PN 接合。マルチフィジックス効果は、半導体デバイスの性能において重要な役割を果たします。このような強力なソフトウェア ツールを使用すると、複数の物理的効果を含むモデルを簡単に作成できます。たとえば、パワーデバイス内の熱効果は、伝熱物理インターフェースを使用してシミュレートできます。光遷移を組み込んで、太陽電池、発光ダイオード (LED)、フォトダイオード (PD) などのさまざまなデバイスをシミュレートできます。当社の半導体ソフトウェアは、数百 nm 以上の長さスケールの半導体デバイスをモデル化するために使用されます。ソフトウェア内には、多くの物理インターフェイスがあります。これは、一連の物理方程式と境界条件を記述するためのモデル入力を受け取るためのツールです。たとえば、半導体デバイス内の電子と正孔の輸送、それらの静電挙動などをモデル化するためのインターフェイスなどです。半導体インターフェースは、電子と正孔の両方の電荷キャリア濃度の連続方程式と組み合わせてポアソン方程式を明示的に解きます。有限体積法または有限要素法でモデルを解くことを選択できます。インターフェースには、オーム接触、ショットキー接触、ゲート、および幅広い静電境界条件の境界条件に加えて、半導体および絶縁材料の材料モデルが含まれています。界面内の特徴は、材料内のキャリアの散乱によって制限される移動特性を表します。このソフトウェア ツールには、いくつかの定義済みモビリティ モデルと、カスタムのユーザー定義モビリティ モデルを作成するオプションが含まれています。これらのタイプのモデルは両方とも、任意の方法で組み合わせることができます。各移動度モデルは、出力電子および正孔の移動度を定義します。出力移動度は、他の移動度モデルへの入力として使用できますが、方程式を使用して移動度を組み合わせることができます。このインターフェイスには、オージェ、ダイレクト、およびショックレー リード ホール再結合を半導体ドメインに追加する機能や、独自の再結合率を指定する機能も含まれています。半導体デバイスのモデリングでは、ドーピング分布を指定する必要があります。当社のソフトウェア ツールは、これを行うためのドーピング モデル機能を提供します。当社が定義した一定のドーピング プロファイルを指定することも、おおよそのガウス ドーピング プロファイルを使用することもできます。外部ソースからもデータをインポートできます。当社のソフトウェア ツールは、拡張された静電気機能を提供します。材料データベースには、いくつかの材料の特性が含まれています。

 

PROCESS TCAD と DEVICE TCAD

Technology Computer-Aided Design (TCAD) は、半導体処理技術とデバイスの開発と最適化にコンピュータ シミュレーションを使用することを指します。製造のモデリングはプロセス TCAD と呼ばれ、デバイス操作のモデリングはデバイス TCAD と呼ばれます。 TCAD プロセスおよびデバイス シミュレーション ツールは、CMOS、電力、メモリ、イメージ センサー、太陽電池、アナログ/RF デバイスなどの幅広いアプリケーションをサポートします。たとえば、高効率で複雑な太陽電池の開発を検討している場合、市販の TCAD ツールを検討することで、開発時間を節約し、費用のかかる試作の回数を減らすことができます。 TCAD は、最終的に性能と歩留まりに影響を与える基本的な物理現象への洞察を提供します。ただし、TCAD を使用するには、ソフトウェア ツールを購入してライセンスを取得し、TCAD ツールを学習する時間が必要であり、ツールを専門的に使いこなす必要があります。このソフトウェアを継続的または長期的に使用しない場合、これは非常に費用がかかり、困難になる可能性があります。このような場合、これらのツールを日常的に使用するエンジニアのサービスを提供するお手伝いをします。詳細については、お問い合わせください。

 

半導体プロセス設計

半導体業界で使用される装置やプロセスには、さまざまな種類があります。市場で提供されているターンキーシステムを常に購入することを検討するのは簡単ではありませんし、良い考えでもありません。考慮されるアプリケーションと材料に応じて、半導体資本設備を慎重に選択し、生産ラインに統合する必要があります。半導体デバイスメーカーの生産ラインを構築するには、専門性と経験豊富な技術者が必要です。当社の優れたプロセス エンジニアが、お客様の予算に合った試作または量産ラインの設計をお手伝いします。お客様の期待に応える最適なプロセスと機器の選択をお手伝いします。特定の装置の利点を説明し、試作または量産ラインを確立するフェーズ全体を支援します。ノウハウのトレーニングを行い、ラインを運用する準備を整えることができます。それはすべてあなたのニーズに依存します。ケースバイケースで最適な解決策を導き出すことができます。半導体デバイスの製造に使用される主要なタイプの機器には、フォトリソグラフィ ツール、堆積システム、エッチング システム、さまざまなテストおよび特性評価ツールなどがあります。これらのツールのほとんどは重大な投資であり、企業は間違った決定を容認することはできません。特に、数時間のダウンタイムでも壊滅的な打撃を受ける可能性があるファブではそうです。多くの施設が直面している可能性のある課題の 1 つは、プラント インフラストラクチャが半導体プロセス装置に対応するのに適していることを確認することです。特定の機器またはクラスター ツールの設置について確固たる決定を下す前に、多くのことを慎重に検討する必要があります。これには、現在のクリーン ルームのレベル、必要に応じてクリーン ルームをアップグレードすること、電力およびプリカーサ ガス ラインの計画、人間工学、安全性が含まれます。 、運用の最適化…など。これらの投資に入る前に、まず当社にご相談ください。ベテランの半導体工場のエンジニアとマネージャーがお客様の計画とプロジェクトをレビューすることは、お客様のビジネスの努力にプラスの影響を与えるだけです。

 

半導体材料とデバイスのテスト

半導体プロセス技術と同様に、半導体材料とデバイスのテストと QC には、高度に専門化された機器とエンジニアリングのノウハウが必要です。私たちは、特定のアプリケーションに最適で最も経済的なテストおよび計測機器のタイプに関する専門家のガイダンスとコンサルティングを提供し、お客様の施設でのインフラストラクチャの適合性を判断および検証することにより、この分野でお客様にサービスを提供します。クリーンルームの汚染度、床の振動、空気の循環方向、人の動きなど。すべてを注意深く評価し、評価する必要があります。また、サンプルを個別にテストし、詳細な分析を提供し、失敗の根本原因を特定することもできます。外部契約サービスプロバイダーとして。プロトタイプのテストから本格的な生産まで、出発材料の純度を確保し、開発時間を短縮し、半導体製造環境における歩留りの問題を解決するお手伝いをします。

 

当社の半導体エンジニアは、半導体プロセスとデバイスの設計に次のソフトウェアとシミュレーション ツールを使用しています。

• ANSYS RedHawk / Q3D Extractor / Totem / PowerArtist

• MicroTec SiDif / SemSim / SibGraf

• COMSOL 半導体モジュール

 

半導体材料とデバイスを開発およびテストするために、次のようなさまざまな高度なラボ機器を利用できます。

• 二次イオン質量分析法 (SIMS)、飛行時間型 SIMS (TOF-SIMS)

• 透過型電子顕微鏡 – 走査型透過型電子顕微鏡 (TEM-STEM)

• 走査型電子顕微鏡 (SEM)

• X線光電子分光法 – 化学分析用電子分光法 (XPS-ESCA)

• ゲル浸透クロマトグラフィー (GPC)

• 高速液体クロマトグラフィー (HPLC)

• ガスクロマトグラフィー - 質量分析 (GC-MS)

• 誘導結合プラズマ質量分析 (ICP-MS)

• グロー放電質量分析 (GDMS)

• レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析 (LA-ICP-MS)

• 液体クロマトグラフィー質量分析（LC-MS）

• オージェ電子分光法 (AES)

• エネルギー分散分光法 (EDS)

• フーリエ変換赤外分光法 (FTIR)

• 電子エネルギー損失分光法 (EELS)

• 誘導結合プラズマ発光分光法 (ICP-OES)

• ラマン

• X線回折（XRD）

• 蛍光X線（XRF）

• 原子間力顕微鏡 (AFM)

• デュアル ビーム - 集束イオン ビーム (デュアル ビーム - FIB)

• 電子後方散乱回折 (EBSD)

• 光学プロフィロメトリー

• 残留ガス分析 (RGA) & 内部水蒸気含有量

• 機器ガス分析 (IGA)

• ラザフォード後方散乱分光法 (RBS)

• 全反射蛍光X線（TXRF）

• X 線の鏡面反射率 (XRR)

• 動的機械分析 (DMA)

• MIL-STD 要件に準拠した破壊的物理分析 (DPA)

• 示差走査熱量測定 (DSC)

• 熱重量分析 (TGA)

• 熱機械分析 (TMA)

• リアルタイム X 線 (RTX)

• 走査型音響顕微鏡 (SAM)

• 電子物性評価試験

• 物理的および機械的試験

• 必要に応じてその他の熱試験

• 環境チャンバー、老化試験

 

当社が半導体および半導体で製造されたデバイスに対して実施する一般的なテストには、次のようなものがあります。

• 半導体ウエハの表面金属の定量化による洗浄効果の評価

• 半導体デバイス内の微量不純物と粒子汚染の特定と位置特定

• 薄膜の厚み、密度、組成の測定

• ドーパント量とプロファイル形状の特性評価、バルク ドーパントと不純物の定量化

• ICの断面構造の検討

• 走査型透過電子顕微鏡-電子エネルギー損失分光法 (STEM-EELS) による半導体マイクロデバイスのマトリックス要素の 2 次元マッピング

• オージェ電子分光法 (FE-AES) を使用した界面の汚染の識別

• 表面形態の可視化と定量評価

• ウェーハのヘイズと変色の特定

• 生産および開発のための ATE エンジニアリングおよびテスト

• IC の適合性を保証するための半導体製品のテスト、バーンインおよび信頼性認定