半導体表面におけるウェットプロセスの基礎と最新動向

高い性能や信頼性を持つ半導体デバイスを製造し続けるためには、基板となる半導体の表面状態 (汚染や構造) を高度に制御する必要があります。純水や薬液をベースとしたウェットプロセスは、高品質の半導体表面を安定的に実現する上で、欠かすことができない基盤技術であり、ウェット洗浄を始めとして、その重要性は益々増しています。またウェットプロセスの性能向上には、固液界面現象を支配するサイエンスの理解が不可欠です。これには、ウェットプロセスを経た半導体表面を原子・分子レベルで分析できる計測・評価技術が必要です。 　また今世紀に入り、金属アシストエッチングと呼ばれる、半導体表面における新たなマイクロ・ナノ加工法が登場しました。ウェットエッチングとドライエッチングに次ぐ、第三のエッチング法として、近年、注目が高まっています。高いアスペクト比を持つ深掘り加工が溶液中で実現できる点が特徴です。 　本講義では、半導体表面におけるウェットプロセス、及び、関連する表面計測法について、基礎から先端研究事例までを解説・紹介します。

1. はじめに
   1. 半導体基板と半導体デバイス
   2. Siウエハとは
   3. 半導体デバイスの性能に影響を与える基板表面の諸特性
      1. 代表的な三つの汚染 (微粒子、金属、有機物)
      2. 表面マイクロラフネス
      3. その他
2. 半導体表面におけるウェットプロセス
   1. Si表面の研磨技術 (Chemical Mechanical Polishing (CMP) )
   2. Si表面の洗浄技術
      1. ウェット洗浄とドライ洗浄
      2. RCA洗浄
      3. 洗浄液による汚染除去のメカニズム
      4. RCA洗浄からの脱却を目指す新ウェット洗浄の開発状況
   3. クリーンルーム技術
   4. 多様な半導体材料と諸特性
3. ウェットプロセスを経た半導体表面の分析・評価法の基礎
   1. 表面汚染を検出するための高感度表面分析法
   2. 表面形状を観察するための測定技術 (光干渉法)
   3. ナノスケール領域の表面構造に関する評価技術
      1. 走査型プローブ顕微鏡
      2. 赤外吸収分光法
   4. 半導体表面上の薄膜評価技術
      1. X線光電子分光法
      2. 表面濡れ特性
4. H終端化Si表面の原子構造制御
   1. Si表面の面方位と原子構造
   2. フッ酸浸漬後のH終端化Si (111) 表面の原子構造
   3. フッ酸浸漬後のH終端化Si (100) 表面の原子構造
   4. 超純水リンスがH終端化Si (100) 表面の原子構造に与える影響
   5. ウェットプロセスによるSi (110) 表面の原子構造制御
5. 触媒アシストエッチングによる半導体表面のマイクロ・ナノ加工
   1. 半導体プロセスにおける微細加工
      1. ドライエッチング
      2. ウェットエッチング
   2. 触媒アシストエッチングとは
      1. 金属を触媒とした“金属アシストエッチング”の歴史
      2. 他のエッチング法との比較
      3. Si表面における金属アシストエッチングの基本原理
      4. 金属アシストエッチングで実現できる表面ナノ構造の例
   3. Siナノワイヤ構造を例とした金属アシストエッチング
      1. Si表面の構造に影響を与える実験パラメータ
      2. 太陽電池におけるSiナノワイヤ構造
      3. Siナノワイヤの配列制御方法
   4. 金属アシストエッチングのアプリケーション
      1. Si以外の半導体基板を用いた実施例
      2. X線用光学素子の作製
      3. Siウエハ切断プロセス
      4. ブラックシリコン表面の形成
      5. 超撥水Si表面の形成
6. 先端研究事例の紹介
• 質疑応答