2004の半導体世界ランキングは
1.インテル(米)
2.サムスン電子(韓)
3.テキサス・インスツルメント(米)
4.ルネサス・テクノロジー(日)
5.インフィニオン・テクノロジー(独)
6.STマイクロエレクトロニクス(スイス)
7.東芝
8.NECエレクトロニクス
9.フイリップス・セミコンダクターズ(オランダ)
10.フリースケール・セミコンダクター(米)
現在最先端回路線幅は90ナノだが、インテルは2005内に65
ナノ品の商用生産を始める予定、韓国サムスン電子は60ナノ級の
フラッシュメモリー、80ナノ級のDRAMを開発、東芝は先ず70ナノ品
06年夏から55ナノ品を量産する、DRAM専業日本のエルピーダ
メモリーが80ナノの量産を今年12月から開始。
○半導体の微細化
回路線幅が狭くなると、同じ面積で集積度を高められるほか、低消費
電力化や処理能力の高速化が望める。一方回路の書き込みが難しく
なるほか、電流が漏れやすくなるなど技術的難点が生じる。次の
壁は45ナノメートルと言われている。
1ナノ(1nano)=10億分の1m=1,000分の1ミクロン(μm)=
百万分の1mm。 1ミクロン=百万分の1m=千分の1mm
紫外線の波長:10nm-400nm, 可視光波長:400nm-750nm
○どうやって微細回路を作るのか。
1.フォトマスク
電子回路を作る工程はリソグラフイ(フォトエッチング)技術を利用。
電子回路(電子部品)は20-30枚の工程別に分解された、フォト
マスクに描かれた原画を、何度もリソグラフイ工程を繰り返して
ウェーハに転写・パターン形成して、シリコンウェーハ内部への半導体
構造や絶縁膜、金属配線を形成していく。
低膨張の石英ガラス板にクロム(酸化クロム)をスパッタ蒸着する。
この上にレジスト(Photo Resist)を塗布し、電子ビーム描画装置
などでパターンを描画し、露光する。
現像語クロムをエッチングし、レジストヲ剥離しマスクが完成。
微細化の限界はフォトリソグラフイの限界でもある。マスク精度は
厳しい性能が要求される。実際は縮小投影型露光装置(ステッパー)
を用い、実際のパターンより2-5倍大きいパターンをマスク描画
(これをレチクルという)し、それを転写する時に縮小しながら、逐次
露光していく。
露光解像度をあげる工夫として、位相シフトマスクや近接効果補正等
の方策がある。
2.リソグラフィ技術
パターン形成に用いる感光性樹脂(フォトレジスト)を塗布、
フォトマスクを介して、半導体パターンをウエーハに転写し、
焼き付ける。
レジスト照射(露光)部分を薬液で溶かし現像する。
溶けずに残っているレジストをレジスト・マスクという。
レジスト・マスクで酸化膜をエッチングする。
フォト・レジストを除去する。レジスト下の酸化膜は残って、最終的な
酸化膜パターンになる。この酸化膜がゲート領域になったり、不純物
拡散工程での酸化膜マスクになったりする。
ステッパーは一括露光ではなく、縮小投影しながら、1区画ずつ露光
焼きつける。レンズ縮小率が1/4の場合、マスク上の寸法が400ナノ
なら、ウエーハ上では100ナノで焼付けられる。
1回で描画できる領域はブロック(普通は4個のチップ)ごとに露光、
ステップ移動していく。
ステッパーでの露光解像度は,光源の解像度とレンズ開口度に
依存する。
可視光線g線・・・・波長436nm・・露光回路幅 「1ミクロン=1,000nm」
紫外線i線・・・・・・・・・・365nm・・・・・・・・・・・500ナノ
Deep UV・・・・・・・・・・
KrFエキシマ・レーザー・248nm・・・・・・・・・・・180ナノ
Arfレーザー・・・・・・・・・193nm・・・・・・・・・・・130ナノ
F2レーザー・・・・・・・・・157nm・・・・・・・・・・・100ナノ以下
g線やi線の光源は十分な光強度があるが、KrF以降は光源は弱く
なってしまうので、化学増幅型レジスト(光度不十分を加熱によって
補う)を用いる。
○フォトレジストの最大手で、世界一のメーカーは、川崎市中原在
東京応化工業である。創立後65年。
米国インテルからは、毎年最優秀納入業者として表彰されている。
米国シアトルに製造工場もある。90ナノ、60ナノ対応のレジスト
開発生産に成功してきたが、2005末完成に向け、神奈川寒川町
にある相模原事業所に新施設を建設し、45ナノ以下に対応する
研究開発拠点とする。
液晶パネル、カラーフイルターやプラズマパネルにもフォトレジストが
必要である。
東京応化では液晶カラーフイルター用ブラックレジストも生産している。
また、半導体用とは違う大型パネル用Spinless Coaterも開発した。
○他のレジスト・メーカにシプレイ(Shipley)Co.,米国、日本(現在ローム
・アンドハース電子材料会社になっている。代表者渡辺憲也)がある。
○富士写真フイルムも感光樹脂を生産しており、世界シェアは7%
程度という。
今回米国中堅化学メーカー・アーチケミカルズの感光樹脂事業を
11月に買収する。
三菱化学はフォトレジスト事業を韓国合弁社も含め、2000年に
Shipley社に譲渡した。
○JSR㈱「もと日本合成ゴム」もレジストを生産している。
液晶デスプレイ用カラースクリーン向けカラーレジスト(R,G,B各色用)
の大手供給元
○凸版印刷はIBMとフォトマスクを共同開発する。両社合わせて200
億円を投資する。回路線幅45ナノに対応する。
凸版は今年4月米デユポンの子会社を680億円で買収しており、
世界シェアは30%で世界第一位。
IBMは従来マスクを内製していたが、インテルに対抗できぬとして、
凸版と組むことにした。
○2位の大日本印刷は20%だが、米インテルと45ナノ向けのマスクの
共同開発に取り組んでおる。また、凸版とも合わせ、液晶カラー
スクリーンの世界最大のメーカーになっている。
○マスク3位は米フォトロニクスの13%。
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