Dr. Abel Sainz, Especialista de microscopía electrónica y de rayos X
La tecnología de semiconductores ha sido y sigue siendo una de las fuerzas impulsoras detrás de la revolución digital que ha transformado el mundo en el que vivimos. Desde dispositivos móviles hasta los últimos avances de inteligencia artificial, los semiconductores se han convertido en la base de la mayoría de esta moderna tecnología que obliga a toda la industria relacionada, a una serie de desafíos técnicos y económicos que requieren una inversión continua en investigación y desarrollo que repercuta en una mejora constante en la calidad y eficiencia de los procesos de fabricación y producción. La fabricación de estos dispositivos requiere de tecnologías de alta precisión que permita la creación de estructuras a escala nanométrica. En este sentido, los microscopios y equipos de ZEISS han sido y son esenciales en la industria de semiconductores.
ZEISS es una empresa líder en este campo que ha trabajado en estrecha colaboración con universidades y otras empresas líderes en la industria para desarrollar nuevas tecnologías que permitan la producción de dispositivos cada vez más pequeños y eficientes. Dentro de su amplio portfolio ofrece soluciones avanzadas capaces de satisfacer las necesidades de fabricación de microelectrónica en todo el mundo. Sus excelentes microscopios y demás productos son utilizados en una amplia gama de aplicaciones siendo esenciales para el diseño, fabricación de chips de alta calidad, así como en la detección de defectos en los procesos de producción.
Uno de los principales desafíos a los que se enfrenta la industria de semiconductores es la necesidad de producir dispositivos cada vez más pequeños y complejos. ZEISS ha abordado este desafío mediante la introducción de tecnologías avanzadas de litografía, que permiten la producción de patrones más precisos y finos en las obleas de silicio utilizadas en la fabricación de chips. Por otro lado, los microscopios electrónicos y de rayos X de ZEISS desempeñan un papel crítico en la fabricación de estos chips ya que permite a los fabricantes observar la estructura, topografía, composición química y propiedades ópticas de los materiales, lo que es esencial para la fabricación de dispositivos electrónicos de alta calidad. De esta forma, además es posible realizar un control exhaustivo de los productos fabricados ayudando a garantizar que éstos cumplen con los estándares de calidad y seguridad necesarios para su uso en aplicaciones críticas.
Un ejemplo muy representativo sería el análisis de fallos en los paquetes desemiconductores que contienen diferentes circuitos integrados. La microscopía 3D de rayos X (XRM) es una técnica no destructiva que permite localizar fallos antes de abrir físicamente el dispositivo para un análisis de mayor resolución mediante microscopía electrónica.
El microscopio ZEISS 630 Versa es la última generación de microscopios de rayos X que permite obtener imágenes 3D con una resolución lateral mejor de 500nm. Combinado con el software DeepRecon de adquisición y reconstrucción de imagen basado en inteligencia artificial, se pueden obtener microtomografías de muy alta resolución en tiempo récord. Este software utiliza técnicas de procesamiento de imagen avanzadas para mejorar la calidad de imagen de las muestras permitiendo una mejor visualización de las estructuras y una mayor precisión en la identificación de las características de interés. Además, acelera el análisis de datos ya que utiliza algoritmos de aprendizaje profundo y redes neuronales convolucionales para identificar características de interés y analizar así grandes conjuntos de datos de imágenes en cuestión de minutos.
El análisis no destructivo de rayos X permite:
- Determinar la naturaleza del defecto (grieta, hueco, corto, etc).
- Establecer tamaño del defecto.
- Entender la prevalencia de los defectos en la muestra.
- Establecer si es necesario realizar una sección física.
- Determinar cómo poder cortar la muestra físicamente por otras técnicas para un estudio de mayor detalle mediante microscopía electrónica.
El estudio de los defectos mediante rayos X previo a realizar cualquier corte físico reduce riesgos y ahorra días de trabajo; la preparación de una sección y su imagen puede requerir un día completo de trabajo tal como se muestra en la Figura 3. La imagen y análisis mediante microscopía de rayos X puede ser realizado en un par de horas usando algoritmos de adquisición de inteligencia artificial.
En resumen, la microscopía de rayos X es una adición valiosa al proceso de análisis de fallo debido a su capacidad para identificar la causa raiz mediante análisis no destructivo, ofreciendo una solución más rápida y precisa gracias a su alta resolución. De esta forma se obtiene una gran cantidad de información valiosa para la industria de semiconductores, que permitirá la mejora de la calidad del material, la eficiencia en la producción así como la optimización del diseño de los productos finales. Además, esta técnica se puede complementar con otros equipos ofrecidos por ZEISS para realizar un análisis posterior de mayor resolución, como el sistema de iones de galio enfocados con láser de femtosegundo.
