2010年2月 ニュースレター VOLTAIX CURRENTS Voltaix® のジシラン 従来のシランの有効な代替品 素子のスケーリングが継続し、ナノ世代の シリコン・モスフェット（Si MOSFET）素 子など、将来の素子構造に対する電気パ フォーマンス要件への要求が増すにつれ、 シリコン統合プロセスもより複雑になりつ つあります。 Voltaixのジシランのような、 新規および新興の前駆体は、今日の材料上 の限界の多くを克服する上で重要な役割を 担います。 半導体および最新の薄膜太陽電 池の両方のCVDプロセスの製造可能性を高 めるため、種々のシリコン前駆体の開発に おけるVoltaixの努力は、急速に前進してい ます。 高次シランの使用は、アモルファス と多結晶シリコンプロセスの両方の薄膜 CVDプロセスにおいて、蒸着温度を低下さ せ蒸着速度を高める上で革新的な方法で す。 高次シランが提供する係るプロセスの 利点は、低所有コストと改善された表面モ ルフォロジー（形態）を提供することで す。 ページ3に続く ► 目次 2 安定したスズ源 Voltaix社員は、ニュージャージー州ブランチバーグ市の様々な特殊化学製品工場への付加価値的な改善の可能性 について話し合います。 3 ジシラン 4 Voltaixの新入社員 エピタキシャル蒸着アプリケーション用の安定したスズ源 5 シリンダ準備のアップグレード グループIV合金に基づく次世代光素子およびモジュレータ 5 コンファレンス一覧 7 安全性 8 Voltaixの製品 Voltaixは、最先端の半導体素子用次世代材料の生産におけるリーダーです。 発光半導体素子は一般に、直接バンド ギャップを有する、高コストのグループIII-V材料（例えば ガリウムナイトライド（GaN）、リン化インジウム （InP）、インジウム・ガリウム・ヒ素（InGaAs））に依存します。 低コスト素子グループIV材料（例えば、シリ コン ( Si ) 、ゲルマニウム（Ge）、シリコンゲルマニウム（SiGe））はいずれも、直接ギャップ半導体ではありま せん。 これらの半導体は間接バンドギャップを有するため、一般に発光ダイオードやレーザーにおける能動層とし ては有効ではありません。 しかしながら、グループIVのシリコン・ゲルマニウム・スズ（SiGeSn）およびゲルマ ニウム・スズ（GeSn）合金は、グループIV材料の間接バンドギャップ作用には例外になり得ることが知られていま す。 ゲルマニウム・スズ（GeSn）合金のバンドギャップは、約20%のスズ濃度で間接から直接への遷移が可能で す。 Electronic Chemicals イノベーター/コラボレーター ISO 9001 登録企業 ページ2に続く ► ニュース 安定したスズ源 ページ1から続く 暗にテラバイトのネット 容易にシリコン半導体素子と統合可能なこれら合金類は、統 光透過には速度が備わっており、速度は 合光学での低コストのシリコン基素子製造の可能性がありま ワーキングおよびその他の高速アプリケーションに大きな肯 す。 統合光学は、非常に高速の素子の製造とチップからチッ 定的意義を有します。十分に低コストのシリコン基光学は、数 プへの相互接着を許容します。 百万ドルの半導体市場において、相互接着および内部接着の 普及技術となる可能性があります。 アリゾナ州立大学(ASU) のKouvetakis 教授と同僚等は、 高品質の二元Ge1-xSnx と三元Ge1-xySixSny のグループIV 半導 克服すべき重要な技術的問題は、シリコン基蒸着プロセスに 体合金を、摂氏300-350度の温度で成長させ、重要な膜厚と 統合するための安定したスズ源の開発です。 現在のスズ源は バンド構造調節能力の間の不一致を最低限に抑制するか、ま 不安定であるか、あるいはCVDでの有効性と、同様の蒸着プロ たは除去できることを最近示しました[1,2]。 ゲルマニウム・ セスを制限する、炭化水素またはハロゲン基を有します。二元 スズ(GeSn)合金は、ジュテロスタナン(deuterostannane) シリコン・ゲルマニウム・スズ（SiGeSn）統合材と共に、素 （SnD4）とジゲルマン(digerman) の混合物を使って成長さ 子品質のゲルマニウム・スズ（GeSn）構造のシリコンへのCVD せます。 レーザー源 金属パッド（クロム/金 ( Cr/Au ) ) (b) 図 1. (a) 非ドープのゲルマニウム・スズ、SiO2反射防止コートおよびクロム/金・金属端子の単層から成る、プロトタイプ光伝導体素子構造の断面図。 0.25 x 0.25 mm2から5 x 5 mm2の範囲の横寸法で電気テスト領域を示す、製造素子の光学像。 線は金属端子を示します。 広範な単相構成体で、SnH4 (または SnD4) を化学的スズ源とし アリゾナ州立大（ASU) はまた、 Ge1-xSnyを活物質として初めて使用 し、シリコン基板に直接、プロトタイプの検出器構造を最近製造しました て、現在ほぼ独占的に利用しています。 これは、SnD4/Ge2H6/ [3]。この合金系は、相補型金属酸化膜半導体 ( CMOS ) のシリコン技術と H2の混合物を、比較的低圧（合計圧力 ~ 1気圧）で配合するこ 互換性のある近赤外線テレコムスペクトル全体を包括します（図1）。 とで達成します。 この化学品が産業用途に有効になるために シリコンのオプトエレクトロニクスおよびフォトニクスは、現在の配線 は、安定性の基本的理解と、スタンナン分解への速度経路が必 技術に代わる、半導体素子内および半導体素子間の統合が、素子通信速 要であり、究極的には、エンドユーザー用に一定量を梱包でき 度の段階的変化を可能にするという意味で、破裂性技術の可能性を示し るSnD4の最大量が必要です。 従って、報告されている本化合 ています。 例えばインテルは、次の10年間に期待される技術革新の上位 物の不安定性を考えると、梱包および保管問題が大きく立ちは 10項目の一つとして、シリコンフォトニクスを挙げました[4]。 インテル だかります。 Voltaixの研究者たちは、有効な代替スズ源と共 は、シリコンフォトニクスの光学経路が電子素子の内側と外側で使われ ることを期待しています。 例えば、遠隔の光学メモリは、コンピュータ に、このような安定性の問題に取り掛かり始め、有望な成果を ディスプレイ、LAN、プリンタ、ワイヤレス接続、スキャナ、USB等用 あげています。 の単一統合コネクタを製造するために使用できます。 光学経路には、速 参考文献： 度を保証するための工学技術の躍進を必要としません。 [1] Kouvetakis, J.; Menendez, J.; Chizmeshya, A.V.G. Annu. Rev. Mater. Res. 2006, 36, 497-554. [2] Kouvetakis, J.; Chizmeshya, A.V.G. J. Mater. Chem. 2007, 17, 1649-1655. [3] Roucka, R.; Xie, J.; Kouvetakis, J. J. Vac. Sci. Tech. 2008, 26(6), 1952. [4] Intel`s Top Ten Technology Predictions for the Next Decade, Device Daily.com, April 25, 2009. 2010年2月 Japanese 2 ニュース ジシラン ページ1から続く 様々なシリコン基エピタキシャルアプリケーションにおいて、ジシ 蒸着速度 ( A/分) ランは何年も調査されてきましたが、製造プロセスでは、今やっと 経済的に魅力的になりつつあります。 分子内のシリコン-シリコン （Si-Si） 結合数が増加するにつれ、高次シランの蒸着温度は低減 し、シランよりも大幅に低くなります(以下 摂氏650度)。 シリコン と水素原子のみから成る安定分子のジシランは、従来のシランガス プロセス温度幅 と似通った物理的性質を持ち、室温ではガスです。 高次シラン化合 物は、一般にSinH2n+2の公式で表されます (n はシランの次数を示 (a) す)。 ジシランは二次でエタンのような分子構造を有し、図1で示す とおり、シリコンとシリコン一対一の直接結合が存在します。 商業 的利用可能性のため、ジシランは製造分野において迅速にその使用 厚み ( A ) が進んでいますが、製造規模および高次シランの価格設定がより実 行可能になるにつれ、高次シランも問題になりつつあります。 SiH2 の除外メカニズムからのSiH4の原位置形成のため、ジシランは長い 間、シランのエピタキシープロセス用の代替策として考えられてき ました [2]。 高次シランは、既存のCVD蒸着機器や納入システムを 稼動 ジシラン シラン 変更することなく、一般に既存のプロセスで使用できるため、これ もまた魅力があります。 (b) 図 2 (a) シランおよびジシランからのポリシリコン薄膜の蒸着速度、および (b) 製造プロセスで観察される非均一性の結果（厚み幅） 製造施設からの生産データが図2bに示す通り、厚みの非均一性は、 シランに比べてジシランの方がはるかに小さいです[3]。 より高い蒸 着速度とより厳格な均一性管理の改善結果と併せて、ジシラン膜の 表面組織はシラン基蒸着に比べ優れています。 ナノ構造素子（ 以下 45ナノメートルノード）にとって、平滑な膜モルフォロジーは、高 アスペクト比の自己整合型接着トレンチの充填など、小機能アプリ ケーションにとって重要な測定基準になります。 素子アーキテク チャは、ポリシリコンの相互接着物質の高抵抗問題を回避するた め、深接着トレンチをシームまたはキーホールなしで充填する必要 図 1 ジシランの構造 があります（図 3）。 一般的な蒸着システムで製造されるポリシリコン膜は、全ウェハー の厚みの均一性と表面モルフォロジーという製造上の問題が存在す る可能性があります。 高温で行われるシラン基のCVDプロセスは、 一般に大粒が多数を占めるポリシリコン層を製造し、それはゲート 電極および深接着の相互接着アプリケーションに弊害をもたらしま す。 シランの化学的性質とは対称的に、ジシラン蒸着は比較的低温 幅で物質移動制限された状態で行われます。 これらのプロセス条件 においては、ジシランは均一性がよりよく制御され、深接着の相互 接着アプリケーションに対してより滑らかな膜組織を提供します。 SAC ポリ ( 自 己整合型接着 ) 相対的に言えば、低温（以下 摂氏750度）のCVD環境でのジシラン の蒸着速度は、通常のシラン基蒸着法に比べて約4~5倍高い成長率を 図 3 最新の半導体素子における、自己整合型ポリシリコン層の断面 提供します（図 2-a）。 またシランの化学的性質と比べて、温度変 化に対して遥かに高い耐性を有します[3]。 ページ6に続く ► 3 ニュースレター ニュース Voltaix の新人事 Voltaixが管理職の異動を発表 Mark Fine 、2010年1月1日付けで臨時の最高経営責任者に任命されました。 and Chemicals) の重役を務め 同社において電子部門の OEM市場部長、特殊ガス部門の営業部長、および化合物半 導体の事業部長など様々な役職を歴任しました。 Mark はド Drexel Universityにおいて商業と工学の理学士号を取得し ました。 VoltaixのJohn de Neufville 社長は「Mark は信頼のおける 顧問であり、3年間実行委員を務めてきました。 Mark の半導体材料における豊富な実績と優秀な管理職とし ての経験は、我々が市場機会を拡張し、製品と技術範囲を拡 大する上で確かな経験の基盤を提供してくれるでしょう。」 と語っています。 Voltaixの取締役、Reidar Lagmo モ氏 は、「新任の最高経 営責任者 Mark Fine、取締役副社長 Mark Wilkinson 氏、そ してもちろん John de Neufville 氏の各人が率いる経営管理 チームによって、Voltaixは、化合物半導体、薄膜太陽光発 Mark は半導体と特殊ガス業界で20年以上の職務経験がありま 電および固体照明など、いくつかの高成長市場において技術 す。 彼は以前エピケム、インク ( Epichem, Inc. ) （現シグ 的、戦略的イニシャチブを実行する構えです。」とコメント マ・アルドリッチコーポレーション（Sigma Aldrich Corpora- しています。 tion）の一部門）で社長を務めました。 1986年から1996年ま で、エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ ( A ir Products Robert Syvret 氏が製品開発担当科学者に任命 される Bob は無機質化学で、カナダ、オンタリオ州の McMaster University より博士号を取得しており、主任研究化学者とし て20年以上の職務経験があります。 Northampton Area Community College では非常勤講師として有害物質の化学的 および物理学的性質の教鞭をとりました。 17冊の出版物の 著者でもあり、13件の特許権と 6件の出願中特許を有してい ます。 2010年2月 Japanese 4 ニュース Voltaixのシリンダ準備プロ セスの向上 生産性は150%増加 Voltaixは、我々のシリンダ準備において品質、安全性および生産量を 向上させるため、大幅な投資を行ってきました。 プロジェクトの一環 として、部門全体はそれぞれの専用地域に移転し、その結果、シリン ダ保管、改善された照明およびより高い容量機器に専用のラックス ペースを確保しました。 余剰過熱制御装置の据付により、工学努力を通して安全性が改善され ました。 スペースの専用配分により、適切な規模のアイルスペースと 機器バッファゾーンを設け、その地域の人員の業務安全性を大幅に改 善しました。 シリンダ準備の品質は、最新の真空システム、PLC制御真空ベーク周 期およびマルチゾーン独立温度制御の使用により大幅に改善されまし た。 データロガーにより、エンジニアおよびオペレータが履歴データ の監視を行えます。 漏れ検査較正過程の改善、統計動向評価の実施に より、我々の漏れ検査能力に更なる品質改善が行われました。 生産性は150%増加し、Voltaixの将来に向けて継続的な成長が可能と なりました。 2010年コンファレンス一覧 Voltaixは、2010年中にいくつかのコンファレンスに出展する予定です。 以下にリストしたコンファレンスのいずれかに参 加を予定している場合は、弊社代表者までご連絡ください。 事前のご予約を設定するには、グローバル営業部ディレク ター、Greg Muhr 氏（[email protected]、または電話：(908) 231-9060 内線341）までご連絡ください。 セミコン ショーのいずれかに登録をご希望の場合、www.semi.org をご覧ください。 第25回 ヨーロッパ太陽光発電・太陽エネルギー コンファレンスと展示会へのご登録は、www.photovoltaic-conference.com をご覧ください。 日付 コンファレンス/トレードショー 開催地 2010年3月16-18日 ソーラーコン中国 中国上海市 2010年7月13-15日 セミコン・ウェスト カリフォルニア州サンフランシスコ市 2010年7月13-15日 インターソーラー米国 カリフォルニア州サンフランシスコ市 2010年9月6-10日 ヨーロッパ太陽光発電コンファレンス スペイン、バレンシア市 5 ニュースレター ニュース ジシラン ページ3から続く これらの高アスペクト比アプリケーションに関しては、より高いシラ があるように見受けられます。 H2 放電過程における少量のSi2H6 ンが低蒸着温度で、非常に均一で平滑な膜を蒸着する特異な能力を備 Si2H6の高度希釈された SiH4の性質への効果を示すため、系統的 えています。 図4に示すとおり（AFM表面像）、ジシラン対シランの 研究が行われています。 蒸着速度の劇的な改善が、異なるジシ 表面モルフォロジーが比較されています。 ジシランプロセスは、シラ ラン量を使った3件のガス混合物で観察されました（図5）。 ンCVDプロセスの2倍の平滑組織（RMS）と、はるかに狭い粗度配分 を提示しています（図 4-c ) [3]。 より平滑な表面モルフォロジーによ 蒸着速度 ( オングストローム/秒） り、シラン蒸着で一般に観察される好ましくない特徴のひとつ、 「オーバーハング」を取り除くことで、高アスペクト比のトレンチを より効果的に充填するための、蒸着の次段階が可能になります。 電力濃度 ( mW/cm2) 図 5 ジシランを追加した様々なシランの化学的性質の蒸着速度。 実線は (b) (a) 定電力条件下で得られた膜成長速度を示します。 添加物としてジシランを使用した蒸着速度は、ある一定の電力 発生率（原子単位） 状態における従来のSiH4混合物の場合のおよそ5倍です。 増加 したRFパワーとジシラン組込みの組合せにより、膜成長速度は さらに高まります。 蒸着速度の効果には2つの可能なメカニズ ムが存在します。1 ) 電子密度の増加に起因するシラン分離の 増加の可能性および 2 ) 膜成長の最中に形成されるジシラン ( H 2 Si=SiH2 ) 基の寄与。 蒸着速度の増加により、二重タンデ ムモジュールの生産において20%以上も製造コストを削減でき 高さ ( A ) ます。 (c) 図 4 (a) シラン(b) ジシラン、および(c) 2つの異なる源蒸着による蒸着モルフォルジーの Voltaixは1990年代初頭より、成長速度の増加に伴い蒸着温度を 統計的配分のそれぞれによる、ポリシリコン薄膜蒸着の表面モルフォロジー 低下させるための薄膜太陽産業物質 の提供に専念してきまし ジシランの化学的性質を使用したCVDプロセス実施のためのも た。 弊社では常に、熱予算を効果的に管理するための特異なデ うひとつの興味深いアプリケーションは、薄膜太陽電池にありま ザイナー前駆体を開発していますが、それは素子製造における す。 高蒸着速度による多結晶シリコン薄膜の蒸着は、水素化シ 品質および生産性の最重要側面のひとつです。 詳しい情報は、 リコン ( Si-H ) トップセルおよび多結晶水素化シリコン ( m c- www.voltaix.comをご覧ください。 Si:H ) ボトムセルから成るタンデム構造とともに、微結晶単一 参考文献： 接合電池の大量生産のために非常に重要な要因です。 シランの [1] Barry Arkles "Silicon Compounds, Silanes" in KirkOthmer Encyclopedia of Chemical Technology John Wiley & Sons, New York, 1997. [2] Harry K.Motfat, Klars F. Jensen,t and Robert W. Carr, J. Phys. Chem. 1992,96, 7683-7695 [3] Chen et al IEEE transactions on semiconductor manufacturing, vol. 18, no. 1, February 2005 [4] D. Mataras, Pure Appl. Chem., Vol. 77, No. 2, pp. 379– 389, 2005. 蒸着速度を高める添加物としてのジシランまたはその他の高シラ ンの使用は、魅力的な方法です。 比較的厚い多結晶水素化シリ コン ( mc-Si:H) 層を有するタンデム太陽電池における蒸着速度 の改善は、コスト削減目的のため重要です。 シランと組み合わ せた前駆体ガスとしてのジシランの使用は、生産価値 2010年2月 Japanese 6 ニュースおよび安全性 Voltaixは、Delotte's 2009 Technology Fast 500TMリストに選ばれました。 5年間の収益成長率465% という数字は、革新と協力を通じてコンピュータチップおよび太陽電池製造 業者のために、材料面の厳しい問題を克服してきた当社の成功を反映しています。 Voltaixは、北米において急成長する技術、メディア、テレコム、ライフサイエンスおよびクリーン 技術企業のデロイトLLPによる格付けにおいて、Technology Fast 500™ の内276番に位置づけられ ました。 格付けは、2004年-2008年の5年間の年度収益の割合に基づいています。 Voltaixは、過去5 年間に465%の成長を遂げ、平均年次収益成長率は54%となっています。 安全性 半導体の業績改善® 米国国土安全保障省による最新情報 米国国土安全保障省(DHS)は、Voltaixの業務や多くの顧客に影響を与 える化学安全保障に関し、リスクに基づいた業績基準 (RBPS) を発行 しました。 電子ガスに関連して主な懸念として(1) 職場における有毒および極め て引火性の高いガスの脅威と周辺コミュニティへの影響、および(2) 有毒および極めて引火性の高いガスの盗難または転用の脅威の2点が あります 後者の懸念は適用性の低しきい値を有し、予想もしない多 くの顧客に直接的または間接的に影響が及ぶ可能性があります。 例 えば、包装された化学品の下流での使用を販売の一条件として徹底さ せること、顧客から全荷物を受け取ったことを確認する「ループの閉 鎖」が存在することを保証する目的で、RBPSは「顧客を知る」こと を提言しています。 追加情報はwww.dhs.gov/files/laws/gc_1166796969417.shtm をご覧に なるか、Voltaixにご連絡ください。 7 ニュースレター 製品 技術のリーダーシップ - ゲルマン ► ► ► 薄膜で将来を導く 高効率性のアルファシリコンおよびナノ結晶シリコン素子 タンデムTFPV用の重要化学品 シリコン・ゲルマニウム用の光バンドギャップ制御 トリメチルボロン ► ► ► 薄膜太陽電池用のボロンドーパント 長期シェルライフを有する安定分子 バンドギャップ制御用の炭素源l ジシラン ► ► ► アルファシリコン用に高められた蒸着速度 低蒸着温度 既存のドーパントと適合 ユナイテッド・ソーラー・コーポレーション謹呈写真 イノベーター/コラボレーター 半導体の性能改善® を手がけて20年 Voltaixは、半導体および太陽光発電のパフォーマンスおよび製造可能性を高める特殊化学品を製造します。 シリコン、ゲルマニウムおよ びボロンの化学的性質における例外的な専門性を利用し、弊社の製品は次のような要求の高いアプリケーションのためのカスタムデザイ ンが施されています： 高度のDRAMコンピュータメモリ、ワイヤレス通信チップ用のシリコンゲルマニウム（SiGe ) トランジスタ、高 速ロジックコンピュータチップ( C PU ) 用歪みシリコン、コンピュータチップ用の銅有効化低k誘導体、および高効率薄膜シリコン太陽 電池。 製造製品 等級 容量 等級 容量 GeH4 ゲルマン 5.0 20 MT/Y B(CH3)3 トリメチルボロン 2.5 1.0 MT/Y Si3H8 トリシラン 4.0 3 MT/Y SiF4 シリコン・テトラフロライド 4.0 60 MT/Y BF3 ボロン・トリフロライド 4.5 7 MT/Y SiH3CH3 モノメチルシラン 4.0 15 MT/Y B2H6 ジボラン 4.0 4 MT/Y SiH(CH3)3 トリメチルシラン 4.0 50 MT/Y 弊社製品は大手ガス販売店でお求めいただけます。詳細はお問い合わせください。 Voltaix, Branch Estates, 3121 Rt. 22 E., Suite Munich, 200, Branchburg, GermanyNJ 08876, USA 電話: 908-231-9060 2010年2月 Japanese April 電子メール: 4-6, 2006 [email protected] ファックス: 908-231-9063 www.voltaix.com 8 ニュースレター
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