第1章 半導体の製造プロセスと市場動向
第1節 半導体製造プロセスの概要とエッチングの位置づけ
1 半導体の製造プロセス
2 エッチングの役割と要求性能の変遷
3 様々なエッチング工程
3.1 全面エッチングと洗浄
3.2 エッチバック
3.3 サイドウォール形成
3.4 セルフアラインコンタクト
3.5 CMPの登場とエッチングとの組合せ技術
第2節 先端半導体製造におけるシリコンウェーハ洗浄技術
1 はじめに
2 半導体微細化に向けた洗浄の課題と対策
2.1 バッチ浸漬式から枚葉スピン式への移行
2.2 異種新材料への対応
2.3 物理的補助手段によるダメージ
2.4 ウェーハ乾燥時のパターン倒壊
3 ドライエッチングの応用としてのドライ洗浄への期待
3.1 ドライクリーニングによる薄膜状汚染除去
3.2 ドライ洗浄によるパーティクル除去
3.3 ドライ洗浄の長所と問題点
4 Si ウェーハ大口径化に向けた洗浄
5 おわりに
第3節 半導体デバイスおよびエッチング関連の市場動向と展望
1 半導体市場の動向
2 シリコンサイクルについて
3 半導体製造装置市場の動向
4 エッチャーの出荷動向
第2章 ウェットエッチング技術
第1節 単結晶Siの結晶異方性ウエットエッチング
1 単結晶Siのウエットエッチング
2 結晶異方性ウエットエッチング
2.1 エッチング条件
2.2 エッチング速度分布
2.3 エッチングメカニズム
2.4 水酸化カリウムと水酸化テトラメチルアンモニウム
3 結晶異方性ウエットエッチングによる微細構造体作製
3.1 ダイアフラム構造
3.2 ニードル構造
第2節 III-V族化合物半導体のウェットエッチング
1 はじめに
2 典型的なウェットッチング液
3 エッチング形状
4 GaAsのウェットエッチング
5 InPのウェットエッチング
6 GaNのウェットエッチング
7 選択エッチング
8 デジタルエッチング
第3節 ウェットエッチングの高精度化とトラブル対策
1 はじめに
2 ウェットエッチングの基本プロセス
3 エッチングプロセス
3.1 エッチング機構
3.2 レジストマスク形成
3.3 レジスト除去
4 アンダーカット形状の高精度化
4.1 アンダーカット異常
4.1.1 凹凸パターン
4.1.2 開口パターン
4.1.3 ラインパターン
4.1.4 表面硬化層
4.2 マスク耐性不良
4.3 パターン欠陥
5 計測技術
6 おわりに
第3章 ドライエッチング技術
第1節 ドライプロセス基礎
1 ドライプロセスの歴史
1.1 半導体プラズマエッチング
1.2 プラズマ物理化学の勃興とプラズマエッチングの幕開け
2 半導体プラズマエッチングの原理
2.1 プラズマエッチングの基本原理
2.2 化学的ドライエッチング
2.3 物理的エッチング
2.4 反応性イオンエッチング
3 反応性イオンエッチングプロセス
3.1 反応性イオンエッチングにおける形状制御
3.2 反応性イオンエッチングの微視的なモデル
4 粒子制御
4.1 イオンエネルギー制御
4.2 ラジカル制御
5 ドライエッチングの基礎科学の発展の必要性
第2節 非シリコン分野のプラズマエッチング
1 はじめに ~非シリコン分野とは~
2 プラズマによる微細加工技術
3 異方性ドライエッチング装置の構造
3.1 平行平板型RIE装置
3.2 トルネードICP-RIE装置
3.3 下部電極冷却機構と静電チャック
4 ドライエッチング装置の非シリコン分野応用
4.1 化合物半導体エッチング技術
4.2 シリコン深堀エッチング技術 ~Boschプロセス~
4.3 サファイアの微細加工
4.4 特殊な金属材料のエッチング
5 今後の展望
第3節 反応性イオンエッチング(RIE)の数値シミュレーション
1 はじめに
2 表面現象の分子動力学シミュレーション
2.1 古典的原子間ポテンシャル
2.1.1 多体ポテンシャル関数
2.1.2 原子挿入法ポテンシャル
2.1.3 Tersoffポテンシャル
2.1.4 Stillinger-Weber ポテンシャル
3 分子動力学シミュレーション法
4 シミュレーション例
5 むすび
第4節 ガスクラスターイオンビームによるエッチング
1 はじめに
2 ガスクラスターイオンビームの特徴
2.1 低エネルギー照射
2.2 高密度エネルギー付与
2.3 表面平坦化効果
3 ガスクラスターイオンビーム装置
4 ガスクラスターイオンビームによるエッチング
5 ガスクラスターイオンビームを用いた原子層プロセスへの応用
第5節 イオン・ラジカルビームを用いたエッチング表面反応解析
1 はじめに
2 ビーム実験によるエッチング反応の研究
2.1 ビーム実験の特徴
2.2 マルチビーム実験装置
3 フルオロカーボンイオンによるSiO2エッチング反応
3.1 エッチングイールド
3.2 エッチング反応による脱離物
3.3 イオン照射後の表面の変化
3.4 CFX +イオンよるSiO2エッチング反応
4 まとめ
第6節 プラズマエッチングのダメージについて
1 はじめに
2 プラズマダメージとは
2.1 3つの代表的機構
2.2 プラズマダメージの歴史
3 代表的なPID機構とその評価手法
3.1 プラズマ誘起チャージングダメージ(PCD)とその評価手法
3.2 プラズマ誘起物理ダメージ(PPD)とその評価手法
4 おわりに～今後の展望
第4章 新しいエッチング技術の研究開発動向
第1節 原子層無損傷プラズマエッチング技術
1 プラズマエッチングとは
2 中性粒子ビーム源とプラズマエッチングにおける紫外線照射効果
3 22 nm世代以降の縦型フィントランジスタへの応用
4 無欠陥ナノ構造の作製と量子効果デバイス
5 原子層レベル表面化学反応の制御
6 まとめ
第2節 プラズマと熱サイクルを用いた原子層エッチング
1 はじめに
2 原子層エッチングの概要
3 プラズマと熱サイクルを用いた等方性ALE
4 表面原子層反応の解析
4.1 プラズマ照射による表面改質層の生成
4.2 ランプ加熱による表面改質層の除去
5 原子層エッチングの開発事例
5.1 装置およびプロセスシーケンス
5.2 TiNの選択エッチング
5.3 Wの選択エッチング
第3節 GaNの光電気化学(PEC)エッチング
1 はじめに
2 光電気化学エッチングの原理
2.1 GaNと電解液界面の電気化学反応
2.2 光電気化学エッチング装置
3 GaN系電子デバイスプロセスへの適用例
3.1 GaN表面ダメージの除去
3.2 AlGaN/GaNヘテロ構造の加工とトランジスタ応用
4 光電気化学エッチングの普及に向けて
5 おわりに
第4節 触媒アシストエッチング
1 はじめに
1.1 ウェットエッチングとドライエッチング
1.2 触媒アシストエッチングの歴史と概要
1.3 本節の特徴
2 Ge表面を用いた金属アシストエッチングの基礎特性
2.1 実験方法
2.1.1 試料の準備方法
2.1.2 表面観察方法
2.2 実験結果と考察
2.2.1 金属微粒子を用いたエッチング実験
2.2.2 金属被覆探針を用いた表面選択領域の加工実験
3 金属の触媒効果を援用した半導体表面の平坦化
3.1 はじめに
3.2 Ge表面の平坦化
3.2.1 試料の処理方法
3.2.2 実験結果と考察
3.3 SiC表面の平坦化
3.3.1 試料の処理方法
3.3.2 実験結果と考察
4 ナノカーボン触媒を用いた化学エッチングと表面加工への展開
4.1 はじめに
4.2 実験方法
4.2.1 異なる種類のナノカーボン材料の準備・合成方法
4.2.2 ナノカーボンを用いた半導体表面のエッチング方法
4.3 実験結果と考察
4.3.1 ナノカーボンと接触した半導体表面の選択エッチング
4.3.2 異なるナノカーボンを用いた時のエッチング特性の比較と考察
4.3.3 ナノカーボン膜をテンプレートとした半導体表面の溝加工
5 おわりに
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