記事内に商品プロモーションを含む場合がありますさて、エピタキシャルの品質についての最後です。前回の最後でママはセミオ君とのデートの約束をしました。デートといっても食事だけでしょうが。それでもセミオ君にとっては大きな喜びだったに違いありません。そんなセミオ君の思ったとおりデートになるのか、少し心配ですが。クラブセミコンは水曜日が定休日なので、デートは水曜日にするようです。セミオ君は水曜日は仕事なので、ママに合わせて有給休暇をとりました。待ち合わせ場所にてセミオママ、早く来ないかな~って、約束の30分前か・・・。早すぎたかセミオ君は回りを見ては、時計を確認する、まるで首振り人形のようです。ママの姿が見えてきました。待ち合わせの時間からもすでに一時間が過ぎようとしています。ママ待った?~今日のママは店の服装と違って、大人の女がまとう黒のワンピースです。セミオ君は思わずドキドキしてしましました。セミオま、待ってなんかいよ、ありがとう。ママ今日もとてもきれいだよママあら、そうかしら。ふふ、私も今日は楽しみにしてたんだからセミオじゃあ、お店に行こう!二人はイタリアンのレストランに入りました。そこでママふふ、今日はね、こんなの持ってきたのなにかと見てみるとセミオえーっつ、今まで聞いたことをまとめたノートだ!ママ今日は私仕事じゃないからね、聞きながらメモしようかと思ってセミオえーっデートの時くらい忘れたかったのに・・・ママそんなこと言わずによろしくねっ、セミオちゃんセミオ君はしぶしぶ首をたてにふりました。一般に「パターン」という言葉を聞いてどんなことを連想しますか?パターンとは日本語で「型」とか「類型」あるいは「図形」なんて意味もあるようです。今から紹介する「パターン変形」のパターンは少し意味合いが違います。エピタキシャル成長をするウェハーはプライムウェハーなのですが、エピタキシャル成長を行う前に加工することがあります。それは、ウェハーに対して埋め込み拡散層を形成することです。この埋め込み拡散層についての細かい紹介は次回以降に譲るとして、写真技術などによって、回路のパターンを焼きつけられたウェハーにエピタキシャル成長をする際に、おきてしまう、品質異常を「パターン変形」と呼んでいます。これはどのように確認するかというと、ウェハーの表面から、100~数100nmの段差をつけてエピタキシャル工程の目印にして、段差のあるウェハーにエピタキシャル成長を行うと下地からずれたり、ダレと呼んでいる変形を生じることがあります。ガス(主にシリコン系ガス)によってその度合いが変わってきます。原料ガスにトリクロロシランを使用していた場合において、パターンにダレが生じたときには、成長温度が低いのが原因と考えられます。ズレを生じる場合は、温度が高いか、低いかで、成長速度が不適切なケースなどが見られます。原料ガスの違いとして、’CL’の割合が多い場合、ダレやズレが発生する確率が上がります。これらはテストとしてエピタキシャル成長を行って、顕微鏡でパターンを確認してから本格的にエピタキシャル成長を行うようにしています。主だったエピタキシャルの品質について紹介してきましたが、もちろんこれらだけではありません。その他にも多くの不良があります。割れウェハーの衝撃を与えてしまって割れることもありますが、エピタキシャル成長膜の厚みを大きくした場合にも生じます。通常エピタキシャルの厚みはおよそ5~30ミクロン程度ですが、お客様の要望で100ミクロン以上のエピタキシャル膜を作成することがあります。エピタキシャル成長装置~シリコンウェハーの作り方)からウェハーを取り出した途端に割れることがあります。エピタキシャル結晶を厚く作るにはこの割れの他にも問題があります。スリップスリップとは英語で、滑るという意味です。製造現場では、SLと呼ぶこともあります。現象のイメージとしては以下のようになります。サセプタの上にシリコンウェハーが乗っているのですが、片側からの加熱だけなので、シリコンウェハーの端面が反ってしまう、ということが起きます。すると、端面にはサセプタからの距離が生じてしまうので、中心部とは温度の開きができることになります。結果出来上がるウェハーには多数の転移の束(スリップバンド)ができてしまいます。これをスリップと呼んでいます。スリップはエピタキシャル結晶が、プライムウェハーの結晶の軸とずれた(転移)状態のことです。これは近年のシリコンウェハーの大口径化にとってとても不利になると考えられてきました。上図のようにウェハーを上から温めるエピタキシャル装置ではなく、上下で温めるの出現によって、かなり緩和されています。大口径(200mm以上)のエピタキシャル製造装置は上下から赤外線ランプで温めるタイプです。それでも、シリコンウェハーを炉内に挿入する際に、どうしてもサセプタの方が温度が高くなるので、ウェハーの挿入時の搬送方法に工夫が必要になっています。半導体のコスト削減のためには、シリコンウェハーの大口径化が必須です。以前紹介したように、シリコンウェハーは100mm、125mm、150mmと大きくなってきました。今では200mm、そして主流は300mmになってきています。そこで大きくクローズアップされてきたのが、これから紹介する平坦度という指標です。大口径化には、先ほど紹介したスリップも問題になりますが、むしろ平坦度の制御が難しくなっています。ここでの平坦度は露光工程と呼ばれる半導体製造装置、ステッパーに対応したものです。(この工程は後日紹介します)エピタキシャルウェハーではエッジクラウン、裏面ノジュールといった問題が劣化の原因になります。エッジクラウンエッジクラウンとは、ウェハー端部におけるクラウンのことです。クラウンとはエピタキシャル成長時に主表面よりも結晶の高さが厚くなる現象のことです。ウェハーの端部は曲面であるため、様々な面方位で結晶の成長が起きます。エピタキシャル結晶成長とは~シリコンウェハーの作り方)そして、面方位の違い、面取り面の形状や、結晶成長温度により、エピタキシャル結晶の厚みが大きく変わってきてしまうのです。これらを制御するためにエピタキシャル膜厚の均一性をあげて、急激な厚みの変化のあるところにも対応していく必要があります。ノジュールシリコンウェハーの裏面や面取り部に発生したポリシリコンの異常な結晶成長した粒をノジュールと呼んでいます。裏面についたものは突起として平坦度の劣化を引き起こし、面取り部のものは、脱落してパーティクルの原因になります。その2)抑制用の裏面の酸化膜のキズが考えられます。防止策としては、シリコンウェハー裏面へのガス回り込みの低減が重要になります。これらのことを考えると、平坦度の劣化はエピタキシャル結晶膜厚の厚いものほど問題となりやすくなります。ママふう~、ご馳走様、おいしかったわ~セミオうん、おいしかった。僕としてはママと一緒だから、なおさらおいしかったよ。セミオ君の声が届いていないのか、ママはノートを見ながらママところでこれで終わりなの?セミオえっ、ま、まあ主だったものでいつも確実にチェックしているところとしては・・・ママふーん、そうなんだ。あるかと思ったわセミオもちろんあるよ。ここから先は個別になってくるんだ。さ、もうそろそろ帰らなきゃセミオえーもうママごめんね、今日どうしても見たいテレビがあるのよ。生でどうしても見たいの。続きはまたお店でね、セミオちゃんセミオ残念だけど仕方ないな、ママは言い出したら聞かないから。MERUNNER半導体材料のメーカーで長年仕事をしてきました。材料メーカーなので半導体について多くの詳細を知っているわけではありませんがその分七面倒くさい言い方ではなくわかりやすく伝えられると考えています。お時間と興味があれば、読んでみて下さい。コメントをキャンセルメールアドレスが公開されることはありません。飲み屋でうける半導体の。