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La Industria del Semiconductor
Una idea de la escala e integración
90nm&65nm CMOS Technology Workshop, Arun Chatterjee, KLA-Tencor Corp.
La Industria del Semiconductor: Actuales factores
motores
La tendencia en la era digital en la industria y por consecuente
de su tecnología será:
Alta densidad de Transistores/ Si Área:
-- Bajo Costo/Transistor
-- Integración de mas funciones
Integración de mas funciones a bajo
Costo Æ Convergencia en los equipos
electrónicos finales
La Industria del Semiconductor
Producción en masa de dispositivos semiconductores
Actores
z
z
z
z
z
Fabricantes de Substratos
Fabricantes de CI
Fabricantes de foto-mascara
Fabricantes de equipos de proceso y control
Centros de Investigaciones
Clientes
z
z
z
z
z
Industria Automovilística
Industria Aeroespacial
Industria de equipos y accesorios Digital
Industria de Instrumentación y “Test”
…
Altamente tecnología orientada
z
Innovación tecnológica es CRUCIAL para mantener su COMPETIVIDAD !!
Tecnología “Drivers”
z
z
z
Bajo costo/transistor (Miniaturización « Ultra large Scalated Integration »)
Convergencia de Productos (integración de funciones)
Mercados emergentes (Países en vía de desarrollo y Consumidores de alta tecnología)
Industria de Semiconductores: Actores importantes
Fabricantes CI…
Industria del
Semiconductor
Fabricantes de Equipos de
Proceso y Control …
Fabricantes de Wafers…
Fabricantes de Foto-mascaras …
Todos logos de las compañías aquí presentes son marcas registradas como tal pertenece a dichas compañías. Son utilizadas aquí como ilustración educativas sin ningún propósito de lucro.
El Ciclo de vida de un nodo tecnológico :
Todos los sectores de la industria están altamente influenciados por este ciclo
La Tecnología plana de fabricación
de CI
La Industria del Semiconductor: El transistor de estado
sólido el ladrillo de base
Como funciona un transistor de estado sólido
Vg
OFF
Vdd
Oxido de puerta
ON
Puerta
N
Fuente
N
Si dopé P
Canal de conducción
Drenador
Tecnología plana de Circuitos integrados CMOS
ejemplo fabricación de un transistor
Foto-litografía
Grabado
Oxidación
Foto-litografía
Grabado
Oxidación
Difusión e
implantación
iónica
Foto-litografía
Metalización
Deposición
Microchip Fabrication, a practical guide to Semiconductor processing
Peter Van Zant 4th Edition, McGraw-Hill 2000
Introducción a conceptos básicos a la tecnología plana
de Circuitos integrados
Substrato Silicio
cristalino o SOI (Silicon
on Insulator)
(otros para aplicaciones particulares)
Oxidación
Foto-litografía
Grabado
Juego de mascara
Fotográfica con los
diferentes niveles
del CI
-
200 y 300 mm
Mas Corrientes
-
Difusión e
implantación
iónica
Deposición
Problemas
tecnológicos
-
1) Medición Caracterización de nuevos
materiales
-
2) Control y clasificación
de defectos
-
3) Integración en los
procesos stds
4) Contaminación
5) Litografía UV avanzada
Metalización
Pruebas Finales
Corte y empaquetado
de CI en Cerámica o
plástico
-
Empaquetado
6) Simulación
...
Metrología en la industria del
semiconductor
KLA-Tencor: Líder mundial en el control y mejora de procesos en la
industria del semiconductor
Sectores de desarrollo y competitividad
Análisis y mejoramiento de rendimiento
Medida, Clasificación y análisis de Defectos
Metrologia y control de procesos de capas finas e interfaces
Desarrollo de software en simulación y análisis de proceso
z
z
z
z
La metrologia es un gran desafió en el futuro de la
industria del semiconductor en los próximos años,
porque:
z
z
Interacción sonda-objeto debido a las dimensiones del objeto de
medida
Nuevas propiedades necesitan ser medidas en el contexto de I&D o
peor aun en el contexto mas restringido de producción
Tendencias y necesidades de la industria del
semiconductor
No se puede controlar lo que no se puede: Detectar, medir, analizar, clasificar y correlacionar.
Una gran apertura de expectativas de desarrollo en el que un físico puede jugar un papel importante
!!
Características
Eléctricas
Elementales
Magnitudes
Físicas
Capacitancia, Resistividad,
Foto-Voltaje de Superficie
Corrientes y voltaje Túnel
Densidad de estados de
interfaces
Espesor Equivalente Eléctrico
Análisis esteqiométrico, %
Elemental, perfil de composición
(En línea y en tiempo real – In
Situ)
Tecnología
SPV, Corona Charge Oxide
Semiconductor, EELS
Resistometro a 4 puntas
XPS, SIMMS, HRSIMMS
XRF, Auger
Escaterometria
Estructurales
Físicas
Forma y talla de dispositivos
Detección y clasificación automática
de defectos
Talla y distribución de poros
Espesor Físico
Stress global y local (micro y nano)
AFM, STM, NSOM
TEM, SEM
Ellipsometria
FTIR, XRR
Raman
Desarrollo, mejoramiento y control de
proceso: Que tipo de metrologia
Metrologia necesaria depende de la finalidad y de la
etapa del proceso concernida
Investigación:
z
Caracterización de nuevos materiales y nuevas
propiedades (inicio del ciclo de vida del producto)
Desarrollo de proceso:
z
Completo desarrollo y calificación de un proceso antes de
entrar en la fase de puede requerir caracterización de
materiales (Puesta en producción del producto)
Producción
z
Puramente control y monitoreo de la producción
(Maduración del producto máxima capacidad productiva)
Conclusiones
La economía global actual basada en el conocimiento impone a las
industrias una real inversión en I&D para innovar
Las innovaciones tecnológicas son necesarias para mantener la
competitividad en el mercado
En este contexto los físicos pueden contribuir al desarrollo industrial
y encontrar posibilidades del trabajo en el mundo industrial
La metrologia en la Industria del semiconductor llena de retos y
problemas de motivación para un físico ! Excitante !
El ambiente de trabajo es mas arriesgado en la seguridad del empleo
pero vale la pena !