半導体

21世紀を支える革新的なデバイスソリューション

次世代通信、IoT、電気自動車、情報処理、データストレージなどの発展に伴い、半導体デバイスにはさらなる小型化、高速化、省エネルギー化が求められています。

オックスフォード・インストゥルメンツは、原子レベルの精密なデバイス製造・評価から、不良解析、先端プロセスのモニタリングまで、幅広いソリューションを提供し、お客様の技術革新と事業成長を支援します。

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注目コンテンツ


アプリケーション

製造プロセス

レーザーは、さまざまな用途で活用されていまレーザーはさまざまな用途で活用されています。


LiDARから高速光通信まで、レーザー技術は先進テクノロジーの発展を支える重要な役割を担っています。

Oxford Instrumentsは、固体レーザーダイオードの製造に用いられるInPやGaAs/AlGaAsなどのⅢ-Ⅴ族化合物半導体材料に対するプラズマプロセス技術において、長年にわたる豊富な実績を有しています。

当社のプラズマプロセス技術は、高信頼性のInPレーザーおよびVCSELの製造を可能にし、光学損失の低減と高い歩留まり・スループットの実現に貢献します。

InPレーザープロセス

InPは、高周波動作に対応したデバイスの製造を可能にし、大容量データ通信を実現します。設計および製造プロセスを最適化することで、InPレーザーは広い温度範囲において高いスペクトル純度と光出力を実現します。1100~2000nmの波長帯に対応できるため、光ファイバー通信に最適です。

当社は、最大限の発光効率と高い歩留まり・スループットを実現するためのプラズマエッチングおよび成膜ソリューションを提供しています。

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VCSEL製造

VCSEL(面発光レーザー)は、3Dセンシング用途の拡大に伴い急速に普及しています。当社のVCSEL製造ソリューションは、高い歩留まりを維持しながら優れた電気光学特性を実現します。

  • GaAs/AlGaAsに対する非選択エッチングにより、滑らかな側壁形状と層間ノッチングの抑制を実現
  • PECVD、ICPエッチング、RIEによるマスク形成、パッシベーション、メサ形成および絶縁構造形成に対応
  • 超低フッティングプロセスと自動エンドポイント制御により、高精度なメサエッチング深さ制御を実現

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microLED

MicroLEDは、優れた技術的特長を備えた次世代ディスプレイ技術です。

高輝度、高コントラスト、広いダイナミックレンジを実現すると同時に低消費電力を維持できるため、拡張現実(AR)やスマートウォッチなどの用途に最適です。

コンシューマー市場における大量生産需要に対応するため、MicroLED製造プロセスには高い歩留まりと生産効率が求められます。

MicroLEDの主な用途

MicroLEDの主な用途

高品質MicroLED製造プロセス

高品質MicroLED製造プロセス

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拡張現実(AR)

拡張現実(AR)は、現実世界の映像上にコンピューター生成情報を重ね合わせて表示し、ユーザーとのインタラクションを可能にする技術です。

当社の先進的なプラズマプロセス技術は、ICPエッチング、RIE、イオンビームエッチングを活用し、最大200mmウェハーに対応したARデバイスの量産製造を実現します。

マスクエッチングおよびARコーティング工程向けに、実績ある高信頼性真空搬送ロボットを採用したクラスター構成にも対応しています。

ICPエッチング

PlasmaPro 100プロセスモジュールは、単枚処理およびバッチ処理に対応した200mmウェハープラットフォームを提供します。

高いスループット、高精度加工、優れた均一性を実現し、滑らかな垂直プロファイルおよび高品質なエッチング面を形成します。

当社システムは量産製造(HVM)分野で豊富な導入実績を有し、成熟したプロセスソリューションを提供しています。

  • 優れた加工均一性
  • 200mmウェハーまで対応する高スループット・高精度・低ダメージプロセス
  • GaAsおよびInPレーザーオプトエレクトロニクス、MicroLED、メタレンズ、SiC・GaNパワーデバイス、RFデバイス、MEM・センサーなど幅広い用途に対応

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イオンビームエッチング(IBE)

Ionfab IBEシステムは、200mmウェハーにおいて優れた加工均一性を実現するよう設計されています。

独自のイオンビーム技術と特許取得済みグリッド設計により、高精度な45°グレーティング加工を可能にします。

SiおよびSiO₂をはじめとする多様な材料加工に対応しています。

  • イオンビームエッチングモード
  • イオンビーム成膜モード

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優れた光学性能を実現するARソリューション

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関連ソリューション

Ionfab Ion Beam
Ionfab Ion Beam
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PlasmaPro 100 Cobra ICP ICP RIE Etch
PlasmaPro 100 Cobra ICP IRP Etch
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炭化ケイ素(SiC)や窒化ガリウム(GaN)に代表されるワイドバンドギャップ(WBG)材料は、高出力・高周波用途において優れた性能を発揮し、エレクトロニクス分野に革新をもたらしています。

Oxford Instrumentsは、材料評価および先端製造ソリューションのリーディングカンパニーとして、WBG技術の発展を支援し、この成長分野におけるイノベーションを推進しています。

パワーデバイス

SiC・GaNパワーデバイス向け製造プロセス

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RFデバイス

ワイドバンドギャップ(WBG)デバイスは、多くの先進デバイスに求められる優れたRF性能を実現します。

基地局では、大容量データ通信を支えるため、高出力かつ高速スイッチング性能を備えたデバイスが求められています。

人口増加に伴うエネルギー需要の拡大に対応するため、エネルギーの創出・伝送・利用効率の向上が重要な課題となっています。

GaN HEMTをはじめとする半導体技術は、電気自動車などのグリーンテクノロジーや基地局通信分野において、エネルギー効率の向上に貢献しています。

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関連ソリューション

グラフェン、MoS₂、hBNなどの二次元材料は、既存デバイスの性能向上や新たなデバイスアーキテクチャの実現を可能にします。

FET、バッテリー、フィルターなどにおいて、これまでにない特性を持つ次世代デバイスの開発が進められています。

二次元材料プロセスグラフェン電気光学変調器(EO Modulator)の製造フロー

二次元材料プロセス グラフェン電気光学変調器(EO Modulator)の製造フロー

CVD(化学気相成長)

  • グラフェン
  • hBN
  • MoS2
  • WS2

特長

  • 基板は電極上に直接配置され、最大1200℃まで加熱可能
  • 上部電極のシャワーヘッド型ガス導入口からプロセスガスを供給
  • 二次元材料MOCVDやZnOナノワイヤCVDなどに対応した固体・液体前駆体供給システム
  • ロードロック機構により試料を高温ステージへ直接搬送し、加熱・冷却時間を短縮
  • 低温成膜やプラズマ支援変換・機能化、チャンバークリーニングに対応するプラズマ強化オプション
  • 同一チャンバー内で幅広いプロセスに対応
  • PlasmaPro 100 Nanoは、ナノ構造材料およびシリコン系薄膜の高品質成膜向けに設計された高温CVD/PECVDシステム

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ALD(原子層堆積法)

  • MoS2
  • WS2

特長

  • 原子層レベルで膜厚を制御した高品質薄膜形成
  • 最大200mmウェハー対応、標準膜厚均一性 ±2%以下
  • 高アスペクト比構造内部にも優れた被覆性
  • 高コンフォーマル成膜
  • 低パーティクル・低ピンホール
  • 低ダメージ・低温プロセス
  • 核生成遅延の低減
  • 幅広い材料およびプロセスへの対応


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故障解析

ナノスケール電気特性評価は、半導体デバイスの性能や潜在的な故障要因を理解するための重要な解析手法です。

その代表的な手法の一つが原子間力顕微鏡(AFM)です。

走査型マイクロ波インピーダンス顕微鏡(sMIM)、ケルビンプローブフォース顕微鏡(KPFM)、導電性AFM(C-AFM)などの
各種AFM解析技術を組み合わせることで、
単純なI-V特性評価から、ドーパント濃度マッピング(1014 atoms/cm3レベル)まで、半導体デバイスにおける幅広い材料特性の評価が可能です。

CypherおよびMFP-3D AFMは、これら複数の解析手法を統合して活用できるため、デバイス特性の理解と最適化を強力に支援します。

デバイス内で故障箇所が特定された後は、さらなる解析のために対象構造を除去する必要があります。

解析は透過型電子顕微鏡(TEM)などの別装置で実施する場合や、集束イオンビーム(FIB)など同一装置内で最適条件を構築して行う場合があります。

半導体業界では、1サンプルあたり30分未満で再現性の高い試料作製が求められています。

さらにデバイスの微細化が進み、3nm・5nm世代では試料厚さ20nm以下が要求されるため、その難易度はますます高まっています。

OmniProbe 400は、こうした要求に対応する理想的なソリューションです。

ピエゾ駆動による10nmレベルの高精度位置決めと、同心回転機構による高度な試料作製形状への対応により、最高品質の解析試料作製を実現します。

半導体デバイスの故障解析では、配線層やメタライゼーション層を露出させることが不可欠です。

しかし、デバイスの微細化や3次元構造化の進展により、その作業はますます困難になっています。

当社のプラズマアシストエッチング技術は、
酸化膜、窒化膜、ポリイミドなどさまざまな半導体材料を、メタライゼーション層を損傷させることなく高精度に除去することが可能です。

柔軟性に優れた故障解析ソリューションにより、
従来プロセスと比較して最大10倍高速な
ダイ・デプロセッシングを実現し、スループットと生産性を大幅に向上させます。

故障デバイスが特定され、チップ内で故障箇所が分離された後は、故障の根本原因を特定するための詳細解析が行われます。

故障原因としては、

・プロセス化学のばらつき
・異物粒子の混入
・結晶構造の変化

など、さまざまな要因が考えられます。

これらの原因は通常数ナノメートルレベルと非常に微細です。

最新世代のUltim Extreme EDSは、SEM観察と同条件下で10nm分解能の元素分析を可能にします。

さらにTEM向けUltim Max検出器はAZtecTEMソフトウェアと連携し、最高レベルの分解能と定量分析精度を提供します。

データストレージ分野では、磁気ディスク媒体のナノスケール磁気特性を理解することが、最終製品性能を評価する上で極めて重要です。

磁気力顕微鏡(MFM)は、磁気ディスク媒体や各種磁性材料における磁区構造を直接観察することができます。

記録ビット解析や読み書きヘッド(トランスデューサ)の性能評価においても、可変磁場モジュール(VFM)を搭載したMFP-3D Infinity AFMは、最も困難な試料に対しても高精度な磁気解析を可能にします。


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検査・品質管理

ナノインデンテーションは現在、材料の機械特性評価における最先端技術の一つへと進化しており、さまざまな試験モードにより、ほぼあらゆる機械特性を高精度に測定することが可能です。

薄膜は半導体、光学デバイス、フレキシブルエレクトロニクス、建築用機能性ガラスなど、幅広い分野で利用される代表的なナノ材料です。

数ナノメートル厚の薄膜が広大な面積に形成されるため、品質管理には迅速かつ高精度な評価が求められます。

半導体製造プロセスへナノインデンテーション技術を導入することで、材料評価および品質保証能力を向上させることができます。

その高い精度と汎用性は、高性能かつ高信頼性の半導体デバイス開発に不可欠です。

原子間力顕微鏡(AFM)は、優れた空間分解能と直接プロービング能力を兼ね備えており、ナノスケールの電気特性評価において非常に有効な解析ツールです。

Asylum Researchは、MFP-3D™およびCypher™シリーズのAFMを通じて、ナノスケール電気特性評価のための包括的なソリューションを提供しています。

定量的な電気測定だけでなく、試料内の異なる材料間に存在する電気特性の違いを利用して、材料や構造を迅速に検出・識別・評価することが可能です。

プロセスばらつきや汚染、あるいは硬質粒子の混入は、開発段階から量産段階への移行時に重大な問題を引き起こす可能性があります。

例えば、ハードディスク装置ではナノメートルサイズの微粒子であっても、ディスク障害やヘッドクラッシュの原因となることがあります。

品質を維持するためには、異物や粒子を迅速かつ正確に検出し、分析・分類することが極めて重要です。

異物の正確な分類により、故障やプロセス変動の根本原因を迅速に特定でき、ダウンタイムの削減、生産性向上、サプライチェーン全体の品質確保につながります。

AZtecFeatureは、ガイド付きワークフローと
高度なアルゴリズムを活用し、広範囲に存在する数千個規模の粒子を効率的に検出・解析・分類します。

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