Factores físicos en control de procesos de fabricación de semiconductores

Factores físicos en control de procesos de fabricación de semiconductores

Empezar

INTRODUCCIÓN

En la fabricación de chips se controlan al máximo polvo, vibraciones, luz y campos magnéticos para evitar defectos nanométricos y asegurar calidad.

En los procesos de fabricación de semiconductores, los factores físicos de control son fundamentales porque pequeñas variaciones pueden afectar el rendimiento y la calidad del dispositivo.

FACTORES FÍSICOS

PROCESO DE FABRICACIÓN

MAQUINAS DE FABRICACIÓN

CONTROL DE PARAMETROS

El proceso de fabricación de semiconductores es altamente complejo, limpio y de precisión nanométrica. Se realiza principalmente en salas blancas (clean rooms).

En la fabricación de semiconductores se utilizan distintos tipos de máquinas de alta precisión, cada una enfocada en una etapa del proceso

Cuando se fabrica o controla un semiconductor, es necesario vigilar una serie de parámetros físicos, químicos y ambientales que influyen en la calidad del dispositivo.

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1. Contaminación de partículas Riesgo: Una sola partícula de polvo más grande que la línea de un transistor (hoy en día <5 nm) puede arruinar un chip completo. Control: Salas limpias (clean rooms) con clasificación ISO (ej. ISO 1–5). Filtración HEPA/ULPA en sistemas de aire. Trajes especiales ("bunny suits") para operarios. Flujo laminar de aire para evitar que se depositen partículas. 2. Vibraciones mecánicas Riesgo: Las vibraciones alteran la alineación de las máquinas de litografía y grabado, que trabajan con tolerancias de nanómetros. Control: Bases antivibración (bloques de concreto, sistemas de aislamiento). Montaje de equipos sobre plataformas flotantes. Ubicación de fabs en zonas con mínima actividad sísmica y lejos de tráfico pesado. 3. Iluminación Riesgo: La luz externa puede afectar procesos de fotolitografía, ya que se usan resinas fotosensibles y longitudes de onda muy precisas (DUV o EUV). Control:Uso de iluminación controlada en ciertas áreas (luz amarilla en salas de fotolitografía). Bloqueo total de espectros que puedan exponer el photoresist de forma no deseada. Monitoreo de intensidad y uniformidad de la luz en los equipos. 4. Campo magnético Riesgo: Campos magnéticos externos pueden alterar haces de electrones en SEM, E-beam lithography o en implantadores iónicos. Control: Blindaje magnético en equipos sensibles. Ubicar fábricas lejos de fuentes de interferencia (subestaciones eléctricas, trenes). Monitoreo continuo del campo magnético ambiental.

1. Contaminación de partículasLos circuitos se fabrican a escala nanométrica, por lo que incluso una partícula de polvo puede arruinar un dispositivo completo. Por eso se usan salas blancas (clean rooms) con aire ultrafiltrado (HEPA/ULPA). Los operarios deben llevar trajes especiales (bunny suits) para no liberar fibras, sudor o cabello. 2. Vibraciones mecánicas Las máquinas de litografía y deposición trabajan con alineaciones de nanómetros. Vibraciones externas (maquinaria, tráfico, terremotos pequeños) pueden desalinear patrones en el wafer. 3. Iluminación La litografía usa luz ultravioleta extrema (EUV) o láseres de precisión. Cualquier interferencia de luz ambiental o reflejos puede afectar el proceso. Se controla la intensidad, longitud de onda y uniformidad de la iluminación. Además, dentro de la sala blanca se usan luces especiales (amarillas) para evitar que el photoresist se exponga accidentalmente. 4. Campo magnético Algunos equipos (como los de implantación iónica o microscopía de electrones) son muy sensibles a variaciones de campos magnéticos.Los campos magnéticos externos (motores eléctricos, líneas de alta tensión, tormentas solares) pueden desviar haces de electrones o iones. Se usan: Blindajes magnéticos y control estricto del entorno electromagnético.

1. Contaminación de partículas Hoy en día, los nodos de fabricación trabajan en decenas de nanómetros (3–5 nm). Una partícula de apenas 20–50 nm (invisible al ojo humano) puede destruir un transistor completo 2. Vibraciones mecánicas En el stepper (máquina de litografía), los espejos y lentes deben estar perfectamente alineados. Una vibración produce blur (borrosidad) en la proyección. En la colocación de wafers, un mal posicionamiento de apenas micrómetros genera fallas de overlay. 3. Iluminación El tamaño del transistor depende directamente de la longitud de onda de la luz. Hoy se usan: DUV: 193 nm (con técnicas de inmersión y múltiple patrón). EUV: 13.5 nm (capaz de imprimir estructuras <10 nm). 4. Campo magnético Procesos como implantación iónica y plasma etching dependen del movimiento controlado de iones cargados. Un campo magnético externo de apenas decenas de microteslas (similar al terrestre) puede desviar trayectorias sensibles.