Halfgeleiderapparatuur

Diffusieovens spelen een vitale rol bij de productie van halfgeleiders en maken gebruik van nauwkeurige verwarmingsprocessen met stralings- en convectieverwarming. De temperatuur in de verschillende zones moet strak geregeld worden, evenals de temperatuurgradiënten om een gelijkmatige diffusie van onzuiverheden in siliciumwafers te garanderen. Deze ovens beheren ook zorgvuldig de oploop- en afkoelsnelheden van de temperatuur om thermische stress op de wafers te voorkomen. Moderne diffusieovens bevatten tegenwoordig geavanceerde besturingselementen om kritieke procesparameters in realtime te controleren en zo procesfouten in deze kritieke fase van het halfgeleiderproductieproces te voorkomen.

Een ander kritisch proces bij de productie van silicium wafers is bekend als dampdepositie. Dit proces omvat thermische processen die de bronmaterialen (bekend als precursors) verhitten tot een damptoestand en ze vervolgens laten condenseren op het wafersubstraat. Deze methode maakt nauwkeurige en gecontroleerde dunne-filmlagen mogelijk voor zowel silicium wafers als optische coatings zoals displays en PV-arrays. Dampdepositiesystemen bestaan uit verschillende stadia die elk een nauwkeurige temperatuurregeling vereisen om een uniforme depositie van hoge kwaliteit te garanderen.

Siliciumwafers zijn erg kwetsbaar en er is nauwkeurige detectie nodig om de positie en aanwezigheid van de wafers te detecteren tijdens de wafertransfer en ook tijdens automatische laad- en losbewerkingen. In de meeste gevallen is de installatieruimte zeer beperkt en detectiesensoren moeten flexibel gemonteerd en gemakkelijk afgesteld kunnen worden. Een andere kritieke eigenschap is een hoge ongevoeligheid voor externe interferentie, omdat dit kan leiden tot verkeerde detectie en hoge uitvalkosten.

Reinigingsapparatuur voor siliciumwafers is essentieel in de halfgeleiderindustrie om de zuiverheid en integriteit van wafers te behouden. Deze machines maken gebruik van een combinatie van chemische, mechanische en ultrazuivere waterprocessen om verontreinigingen, deeltjes en organische resten van het waferoppervlak te verwijderen. De apparatuur bestaat meestal uit ultrasone baden, chemische tanks, centrifuges en schrobmachines, die allemaal ontworpen zijn om een hoge mate van reinheid te bereiken. Precisie is van het grootste belang, omdat zelfs de kleinste onzuiverheden de prestaties van halfgeleiders kunnen beïnvloeden. Schone wafers resulteren in een hogere opbrengst en kwaliteit, waardoor deze reinigingssystemen onmisbaar zijn bij de productie van halfgeleiders.

Testapparatuur voor halfgeleiders speelt een cruciale rol bij het beoordelen van de functionaliteit en prestaties van geïntegreerde schakelingen en halfgeleiderapparaten. Verwarmingscomponenten worden vaak voor verschillende doeleinden in testsystemen geïntegreerd. Eén primaire functie is temperatuurtesten, waarbij het halfgeleiderapparaat aan verschillende temperatuurbereiken wordt blootgesteld om de prestaties onder verschillende bedrijfsomstandigheden te evalueren.
Verwarmingselementen, zoals resistieve verwarmers of Peltier-apparaten, worden gebruikt om de temperatuur van het te testen apparaat nauwkeurig te regelen. Dit is cruciaal omdat veel halfgeleiderapparaten verschillend gedrag vertonen bij verschillende temperaturen, en grondige tests bij extreme temperatuurbereiken noodzakelijk zijn om de betrouwbaarheid te garanderen.

Reflow-ovens worden vaak gebruikt voor SMT-componenten (surface-mount technology). Deze ovens gebruiken een transportsysteem om PCB's door een zorgvuldig gecontroleerd thermisch profiel te voeren. De precieze temperatuurzones van de oven smelten de soldeerpasta, waardoor sterke elektrische verbindingen tussen componenten en PCB's ontstaan. Dit proces garandeert betrouwbaarheid en consistentie, waardoor het geschikt is voor elektronica met een hoge dichtheid en miniatuur. Golfsolderen daarentegen wordt voornamelijk gebruikt voor componenten met doorlopende gaten. Hierbij wordt een gesmolten soldeergolf over de printplaten geleid.

Klimaatkamers worden veel gebruikt bij het testen van halfgeleiders en het beoordelen van de betrouwbaarheid. Deze kamers bieden gecontroleerde omgevingen waar halfgeleiderapparaten worden onderworpen aan verschillende niveaus van temperatuur en vochtigheid om eventuele ontwerpfouten of levensduurproblemen bloot te leggen. Klimaatkamers kunnen ook worden gebruikt als onderdeel van een burn-in systeem waarbij de devices under test (DUT) ook worden blootgesteld aan zowel temperatuur als elektrische stress om een echte toepassing te simuleren. Door bepaalde faalmechanismen te versnellen, kunnen fabrikanten ervoor zorgen dat het eindproduct onder verschillende gebruiksomstandigheden aan de specificaties van de klant voldoet.