Gaia Sardiello, directora de ventas de FYLA Laser.
La industria de semiconductores es la base sobre la que se desarrolla gran parte de la tecnología moderna, presente en dispositivos como teléfonos inteligentes, computadoras, automóviles eléctricos y sistemas de comunicación avanzados. En este contexto, la inspección de calidad juega un papel esencial, ya que cualquier defecto, por mínimo que sea, puede afectar el funcionamiento del producto final.
Durante décadas, la inspección de dispositivos semiconductores se ha llevado a cabo mediante técnicas superficiales (2D). No obstante, con la continua miniaturización de los dispositivos y el aumento de su complejidad, estas técnicas han comenzado a mostrar sus limitaciones.
En este escenario, el mapeo en tres dimensiones (3D) se posiciona como una solución esencial y disruptiva para optimizar los procesos de inspección y potenciar la calidad en la producción de semiconductores.
La transición de la inspección 2D a técnicas de mapeo 3D representa un salto de gran importancia en la industria de semiconductores. Aquí vale la pena mencionar que esta limitante encarece mucho el coste de fabricación de dispositivos semiconductores.
Por un lado, el mapeo 3D permite una detección precisa de defectos, optimizando los procesos de producción y mejorando la calidad de los dispositivos finales. Por otro lado, la adopción de estas tecnologías se vuelve esencial para que los fabricantes sigan siendo competitivos en un mercado en constante evolución, en el cual diferenciarse en estándares de calidad resulta fundamental.
Ejemplos de tecnologías de inspección 2D y 3D
Las técnicas de inspección de semiconductores han evolucionado significativamente para adaptarse a los desafíos de la miniaturización y la complejidad de los dispositivos. Los equipos de inspección de semiconductores se pueden dividir en dos categorías:
Equipos de inspección electrónica; por un lado, se cuenta con las técnicas de microscopía de fuerzas atómicas (AFM) y de microscopía electrónica (SEM, TEM). Son técnicas de elevada precisión, pero de elevado coste, lentas y, en general, invasivas (destructivas).
Por otro lado, se cuenta con la técnica de haz de electrones (E-Beam), no invasiva, y capaz de identificar defectos a nivel nanométrico, lo que la hace esencial para la producción de semiconductores de última generación. Son más costosos y lentos que los sistemas ópticos, pero su capacidad para detectar defectos muy pequeños es indispensable en la fabricación de semiconductores avanzados.
Equipos de inspección óptica; utilizan luz para detectar defectos en las superficies de los wafers y los chips. Son ampliamente utilizados debido a su capacidad para inspeccionar wafers a gran velocidad.
Entre los sistemas de inspección óptica se sitúa la tecnología TPA-TCT, desarrollada en el CERN, que ha abierto nuevas posibilidades para la inspección tridimensional de semiconductores. Esta técnica permite analizar en detalle la respuesta de los materiales a estímulos ópticos, ofreciendo una visión más profunda de las estructuras internas sin comprometer la integridad del dispositivo.
Desafíos de la inspección 2D
El desarrollo de dispositivos cada vez más pequeños y con estructuras más complejas ha evidenciado las limitaciones de la inspección 2D, entre ellas encontramos:
Falta de información en profundidad: La inspección 2D ofrece una visión únicamente superficial, lo que dificulta la detección de defectos en capas internas o con geometrías complejas. Esto puede dar lugar a fallos en dispositivos que, en apariencia, parecen estar en condiciones óptimas.
Dificultad para detectar defectos: Fallos internos, como inclusiones, delaminaciones o variaciones en la composición del material, pueden pasar desapercibidos con técnicas 2D, lo que compromete la fiabilidad de los componentes.
Limitaciones en la detección de defectos dimensionales: En muchas aplicaciones, la precisión en la altura y la profundidad de ciertas características es fundamental. La inspección 2D no siempre proporciona la información necesaria para realizar ajustes en el proceso de fabricación.
Beneficios del mapeo 3D
La incorporación de tecnologías de mapeo 3D ofrece ventajas significativas para la industria:
Detección precisa de defectos: La capacidad de analizar la topografía completa del semiconductor permite identificar defectos que podrían pasar inadvertidos con técnicas tradicionales.
Análisis detallado de estructuras internas: Al visualizar las capas internas del dispositivo, se pueden detectar irregularidades que afectan su rendimiento y longevidad.
Optimización del empaquetado: Durante la fase de ensamblaje, el mapeo 3D facilita la verificación de la alineación y la integridad de los componentes, reduciendo defectos de fabricación.
Reducción de costos y desperdicio de materiales: La detección temprana de defectos evita altos costes de reproducción y minimiza el desperdicio de materiales, mejorando la eficiencia de la producción.
Mejora en los estándares de calidad: Gracias a la mayor cantidad de datos disponibles, el mapeo 3D permite alcanzar niveles de control de calidad más rigurosos, alineados con las actuales exigencias competitivas del mercado.
El futuro de la inspección
Con el continuo avance en la industria de semiconductores, gracias al avance incesante del uso de la inteligencia artificial, la necesidad de técnicas de inspección avanzadas se vuelve imprescindible. En este escenario, invertir en tecnologías de inspección 3D no es solo una decisión técnica, sino una estrategia clave para garantizar la fiabilidad y eficiencia de la producción de semiconductores en el futuro.
En un campo que se está volviendo siempre más competitivo, las empresas deben apostar por soluciones innovadoras que permitan mantenerse a la vanguardia de la tecnología y diferenciarse en términos de estándares de calidad.
***Gaia Sardiello es directora de Ventas de FYLA Laser.