パワー向けエッチング装置の選び方｜TELとAMATはウェーハ径で製品を分ける

パワー・アナログ・MEMS向けのエッチング装置を、本稿はウェーハ径で分けて整理する。TELとAMATの製品ページはウェーハ径を明記しており、100〜200mmのラインではTokyo Electron（TEL）のUNITY Me+¹とApplied Materials（AMAT）のCentura Etch²、300mmのパワーデバイスではTELのTactras-UDEMAE³が対象になる。Lam Researchのシリコン深掘り装置Syndion⁴と特殊デバイス向けのReliantは⁵、製品ページにウェーハ径の欄を持たず、用途で並ぶ。

比べる項目は、資料ごとに違う。LamはSyndionの製品ページで深さの均一性、寸法の均一性、マスク選択比、スカロップと処理速度の両立を挙げ、TELはTactras-UDEMAEの発表でベベル部のパーティクル抑制と面内の均一性を挙げる。SiCのトレンチでは、Samcoが技術報告で、6インチのウェーハで側壁角88〜89度と深さの均一性±3%以内を報告している。先端向けの3社の製品を削る膜と工程位置で並べた入口はAMAT・Lam・TELのエッチング装置分類にある。

TELとAMATの製品ページでは、UNITY Me+とCentura Etchが200mm以下、Tactras-UDEMAEが300mmを受け持つ。Samcoの行は技術報告で使ったウェーハ径だ。

200mm以下のラインでは、TEL UNITY Me+とAMAT Centura Etchが対象になる

UNITY Me+は、200mm以下のウェーハを扱うUNITY Meの後継機だ。TELは2021年の刷新で保守の期間を大きく延ばしたとしている¹。仕様表では100、150、200mmに対応し、チャンバーは酸化膜・窒化膜向けのSCCMとDRM、Si・SiCのトレンチやTSV向けのUDから選ぶ。基板はSiのほか、SiC、ガラス、サファイア、LN、LTに対応する。新品と、TELが整備した中古品の両方がある。TELはこの装置がSi・SiCのトレンチで高い性能を示し、パワーデバイスの製造で評価を得ていると書く。

AMATのCentura Etchは、150mmと200mmのウェーハ向けで、アスペクト比110対1未満の深いエッチングを扱う²。対象の材料には、パワーデバイスとLED向けのSiC、GaN、GaAs、InGaAlP、ITOが並ぶ。深掘りのDRIEを使うCentura DPS DTMは、溝の壁の滑らかさと形を制御する装置だ。メタルエッチング向けにはCentura DPS Plusがある。CenturaとCentura APの本体は150、200、300mmのウェーハを扱い、200mmと300mm向けのCentura APはポリシリコン、メタル、酸化膜、DRIEに対応する。

Lamは、Reliantの名前で特殊デバイス向けの装置を出す。対象はパワー、CMOSイメージセンサー、RF、光デバイス、アナログ、MEMSと、14nm以上の世代のCMOSだ。Lamは必要に応じて300mmの技術をもとに200mmの装置を開発するとしている⁵。導電膜向けのKiyo、絶縁膜向けのFlex、メタル向けのVersys Metalは、一部の機種をReliantで整備品として買える。

300mmに移るパワーラインには、TELがTactras-UDEMAEを出している

TELは2021年12月に、300mmのパワーデバイス向けエッチング装置としてTactras-UDEMAEを発表した³。200mm市場で最大の設置台数を持つと同社が説明するパワーデバイス用の反応室を300mmに合わせて作り直し、300mmで実績のあるTactrasに載せた装置だ。

TELが挙げる特徴は3つある。200mm用の既存のプロセス条件を300mmに適用できること、ウェーハ端のベベル部でパーティクルの発生を抑えること、ウェーハ温度、圧力、ガス流量、RFの釣り合いで300mmの面内を均一に削ることだ。TELは、ベベル部のパーティクル抑制をディスクリートのパワーデバイスの製造で重要な機能と位置づけている。

Syndionは、スカロップと処理速度の両立を課題に挙げる

Syndionは、深掘りRIE（DRIE）とRIEのシリコン深掘り装置だ。HBMと先端パッケージングのTSV、CMOSイメージセンサーの深い溝、パワーデバイス・アナログ・MEMSの開口の広い深い溝、ウェーハ裏面の加工に使う。

LamはSyndionの製品ページで⁴、深掘りの難しさをこう説明する。エッチングと堆積を素早く切り替えると、溝を掘りながら壁を膜で守れる。ただし切り替えの跡が壁にスカロップと呼ぶ波として残り、波を小さくすると処理速度が落ちる。Syndionは切り替えを速くする方式（RAP）で溝の深さの均一性をそろえ、パワーデバイスの溝ではウェーハ全体の寸法・深さの均一性と形の制御を挙げる。CMOSイメージセンサーの深い溝では、深さと寸法の均一性に加えてマスク選択比が要るとする。

SiCのトレンチでは、Samcoの報告が形と底の丸みを挙げる

SiCのトレンチ型MOSFETでは、溝の底の角に電界が集まり、ゲート絶縁膜を傷めるおそれがある。Samcoの技術報告は⁶、SiCのトレンチエッチングで大事な点として、速いエッチング速度、溝の形の制御、底を丸く作ることの3つを挙げる。底の丸みは従来は高温のアニールで作っていたが、ドライエッチングで作る方法が好まれてきているという。

同じ報告では、SamcoのICPエッチング装置RIE-800iP/800iPCを使い、6インチのSiCウェーハで溝を掘った。エッチング速度は700nm/分を超え（従来は450nm/分）、SiO2マスクに対する選択比は5以上、側壁角は88〜89度、深さの均一性は±3%以内だった。条件を詰めると速度は約850nm/分に上がったが、マスク選択比は下がった。SiCの高温のイオン注入はSiCのイオン注入、パワー半導体の市場はパワー半導体のシェアで扱っている。

関連ページ

• 装置・品質AMAT・Lam・TELのエッチング装置分類
• 装置・品質エッチング工程で3社が強みに挙げる領域
• 前工程エッチング
• 前工程SiCのイオン注入
• 前工程パワー半導体のシェア
• 前工程プラズマエッチングの帯電損傷の測り方
• 企業研究企業研究：東京エレクトロン
• 企業研究企業研究：Applied Materials
• 企業研究企業研究：Lam Research

出典

6件を表示

1. 1
   Tokyo Electron：UNITY Me+の製品ページと仕様表tel.com ↩ab
2. 2
   Applied Materials：Centura Etch 200mmの製品ページappliedmaterials.com ↩ab
3. 3
   Tokyo Electron：300mmパワーデバイス向けTactras-UDEMAEの発表（2021年12月）tel.com ↩ab
4. 4
   Lam Research：Syndionの製品ページlamresearch.com ↩ab
5. 5
   Lam Research：Reliant Systemsの製品ページlamresearch.com ↩ab
6. 6
   Samco：SiCトレンチMOSFET向けICPエッチングの技術報告samcointl.com ↩