成膜・エピタキシー：原子の層を作る

膜には電気的な役目がある

半導体はシリコンを削るだけでは作れない。電気を通す膜、電気を隔てる膜、異なる材料の拡散を防ぐ膜などを積み重ねる。厚さだけでなく組成、密度、応力、界面、欠陥が電気特性と後工程の加工性を左右する。したがって「薄膜一層」を同じ価格や同じ処理時間と考えることはできない。

PVD・CVD・ALDの違い

PVDは材料を物理的に飛ばして付ける方式、CVDは供給ガスの化学反応を使う方式の総称である。ALDは前駆体と反応物を順番に導入し、余分な物質を排出するサイクルを繰り返す。表面の反応を制御するため薄膜や立体面の被覆に利点があるが、必要サイクルと処理時間、使える材料・温度との兼合いがある。

平面から立体になる意味

深い穴の上部だけ厚く、底が薄い膜では電気特性や絶縁性に問題が生じる。穴の奥や張り出した面まで必要な膜を作る被覆性が重要になる。GAAや立体メモリはこの要求を変えるが、構造の世代名だけからどのメーカーが採用されるかは決まらない。ガスや前工程との相性も認定対象になる。

枚葉とバッチ

枚葉式は主に一枚ずつ、バッチ式は多数枚をまとめて処理する。前者は条件制御や工程統合、後者はまとめて処理する経済性に着眼できるが、優劣は一律ではない。枚数、処理時間、稼働率、投入待ち、歩留まりで比較する。KOKUSAIのバッチ装置と他社の枚葉装置を単純な販売台数で比べると実態を見失う。

エピタキシーと化合物半導体

エピタキシーは基板の結晶に関係づけて結晶層を成長させる工程である。シリコンのトランジスタ用途と、SiC・GaN・GaAs・InP等の用途では材料も顧客も異なる。ASMの製品群やAIXTRON・Veecoの化合物半導体向け装置を、すべて同じ設備投資に連動させないことが大切になる。

売上は何で決まるか

追加工程と材料変更による装置採用、量産能力増強、保守・改造を分解する。

費用と利益の構造

研究開発・前駆体評価・顧客評価に費用を要し、量産時にはガス、電力、部品交換、稼働停止が顧客コストになる。

競争優位を見る

表面反応、温度・ガス流、ウエハ間均一性と顧客の電気特性を同時に満たす知識が重要。

サイクルと時間差

材料変更の技術投資と、ウエハ能力増設の投資を別々に追う。メモリ層数増は工程負荷を変えるが、段分けや装置の生産性改善が相殺する。

確認するKPI

• 膜の採用工程数
• 実効処理能力
• 量産レシピ認定
• 顧客のノード・材料移行
• 装置とサービス

読み違えやすいこと

• ALDという名称だけでは膜材料・顧客・競争範囲は同じにならない
• 積層数2倍は装置売上2倍ではない
• 薄膜技術の説明は市場シェアを証明しない

確認したい問い

• 新材料は既存装置を改造して使えるか
• 高被覆性と処理速度を両立する方式はどこか

• 評価機から量産機への転換
• ウエハ径・バッチ枚数・チャンバー数の定義