Technology and Trends

LSIは主にファウンドリにおいて標準化されたプロセスで作られ、また乗り合いでMPW (Multi Project Wafer) としての試作も可能です。MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) でも教育用にはMUMPS(Multi-User MEMS Processes) と呼ばれる、標準化したMEMSプロセスによる試作サービスも行われていましたが、実際に使われるMEMSとなると、個別のプロセスになるため、試作や生産に一連の設備と知識が必要です。MEMSファウンドリで試作や少量生産を請け負っても、採算が合いません。スマートフォンなどに大量に使われる安価なMEMSから、製造・検査や医療・バイオなどに使われるMEMSまで製品にダイバーシティがあると同時に、開発や製品化でもダイバーシティに対応していかなければなりません。このための特色ある取り組みを見てみたいと思います。 米国では、1960年代からスタンフォード大学でMEMS研究が始まり、その後カリフォルニア大学バークレー校などの大学や、アナログデバイスやテキサス・インスツルメンツなどの大企業、またMEMSベンチャがこの分野を発展させてきました。2004年にカリフォルニア州サンノゼに SVTC (Silicon Valley Technology Center) という会社ができ、8インチラインでLSIとは異なる多様な半導体デバイスの試作・小規模生産を行なっていましたが、2012年10月に閉鎖されました。多様化に対応しながら採算を合わせるのは容易ではありません。同じカリフォルニア州にあるA. M. Fitzgeraldは2003年に創立され、技術戦略のコンサルティングや設計から試作を行い、量産ファウンドリに移行させる支援を行っています。主に大学の設備を使って6インチウェハで試作するコンパクトな形で行っています。この他専業MEMSファウンドリとしてはカリフォルニア州サンタバーバラのIMT (Innovative Micro Technology) などがあります。カリフォルニア州サンノゼにあるInvenSenseは慣性センサで成功し、2016年にTDKに買収されています。まBroadcomからFBAR (Film Bulk Acoustic Resonator) が供給され、MEMS分野では最大の売上になっています。 カナダでは、アルバータ州エドモントンにMEMSファウンドリTeledyne Micralyneがあります。1986年にスタートしたUniv. of Albertaのプロジェクトをベースに1998年にMicralyneが設立され、標準的なプロセスをプラットフォームにして発展してきましたが、2019年にTeledyneが買収しました。Teledyneはこの他オンタリオ州ウォータールーにある産業用映像機器のDALSAを2010年に買収し、Teledyne DALSAというMEMSファウンドリにしています。 欧州では、公的研究機関 (ドイツのフラウンホーファ研究機構、フランスのグルノーブルにあるMINATEC、ベルギーのiMEC、フィンランドのVTTなど) が重要な役割を担って、大学と企業をつなぎベンチャ育成などにも貢献しています。大企業ではドイツのBosch Sensortec、イタリア・フランスのSTMicroelectronicsが自社製品を作りながらMEMSファウンドリも運営しています。これらの会社では小さな内部応力で厚くできるエピタキシャルポリSi膜を、容量型慣性センサなどに使用していますが、これはスウェーデンのウプサラ大学、フラウンホーファ研究機構などが関わって実現したもので、このようにリスクをかけられる大学や研究機関が企業からの課題を担っています。同様にSi共振子の温度特性も、VTTなどが関与し改善しています。専業のMEMSファウンドリとしては、ポリSi貫通配線を強みとするスウェーデンのSilex Microsystemsが最大の売り上げを達成しています。容量型加速度センサの自前製品を持つスイスのSafran Colibrysや、LSIメーカから発展したドイツのX-fab Silicon FoundriesなどのMEMSファウンドリもあります。この他のMEMS関連企業で、厚膜SOI(Silicon On Insulator)に強みを持つフランスのTronic’s MicrosystemsはMEMSファウンドリで慣性センサ―の自前生産もしてましたが、2016年にTDKに買収されてTDK Tronicsとなっています。またフィンランドのVTI Technologies Oyは容量型加速度センサなどを製造し、村田製作所に買収されて2012年5月にMurata Electronics Oyとなりました。 アジアについては、シンガポールの公的研究機関IME (Institute of Micro Electronics) がMEMS試作を受託して(日経マイクロデバイス, 2006/9, 86-87)、開発したものを台湾のTSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.) で生産する例などが多く見られます。IMEはフラウンホーファ研究機構などの欧州の公的研究機関と同様に、企業資金を得ることを通して産業界のニーズを先取りするとともに、政府補助金を使って採算の合いにくい試作サービスを可能にしています。台湾ではTSMC以外にも、APM (Asia Pacific MicrosystemsなどのMEMSファウドリもあります。 中国では政府が半導体部品関係を後押しして、SIMIT (Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology) などの研究機関では開発・少量生産を行い、上海のSITRI (Shanghai Industrial μTechnology Research Institute)などのMEMSファウンドリが8インチのラインを持ち大きく発展しています。 日本のMEMSの産業化を見てみますと、1990年頃までわが国のMEMSは世界の一翼を担っていました。例としては、豊田中央研究所で開発されたピエゾ抵抗型の圧力センサが、1980年代に自動車のエンジン制御に使われ、排気ガス対策に貢献しました。1987年に横河電機では振動型圧力センサを開発しています。また深くエッチングするBoschプロセスによるDRIE (Deep Reactive Ion Etching) を住友精密工業が1995年に製品化しMEMS分野に大きく貢献しました。 2000年頃からクローバル化が進み、企業内での開発が弱体化して、新たにMEMSを始めた多くの会社が正しく判断できずに、外部から持ち込まれた技術を安易に取り入れて失敗しました。同じピエゾ抵抗型3軸加速度センサを数社以上が作るという2006年頃の異常な状況 (日経エレクトロニクス　2006/9/11 71-77) は日本企業の弱さを象徴しています。関わった企業は撤退しました (日経マイクロデバイス, 2009/5, 80-81)。容量型に比べピエゾ抵抗型は消費電力が大きいため携帯機器などには使えません。2010年頃から海外ベンチャ企業などとM Aで提携するように変わってきました。新技術が生まれにくい日本の現状では、これは止むを得ないと思いますが、日本発の新技術が産業に結び付くよう、努力していく必要があります。 MEMSファウンドリは2005頃に公的資金にも支えられて生まれましたが、自社向けデバイスを優先したものは(日経マイクロデバイス, 2009/2 104-105)多くが撤退し、世界における地位が相対的に低下しています(日経マイクロデバイス, 2008/11 49-55)。しかし日本のMEMSも、MEMSマイクロホンなどをMEMSファウンドリとして供給しているソニーセミコンダクタマニュファクチャリング、またMEMSマイクロホンを自ら製造しながら外国のMEMSファウンドリも使って供給する新日本無線、光技術をベースにしたMEMSの試作・製造工場を持つ浜松ホトニクス、装置(DRIE)からMEMSデバイス(リングジャイロ)やMEMSファウンドリ(シリコンセンシングシステムズ)まで、繋げて展開している住友精密工業、下で述べる「試作コインランドリ」も使いながら採算が合いにくいMEMS試作を請け負うメムス・コアなど、特徴あるMEMSビジネスもあります。 日本のMEMSビジネスの問題を考えてみます。縦割り行政も要因で産総研などが産学を結び付けるハブの役割を果たしてないことが影響しています。日本の大学では、産業界の問題点が伝わらないため製品につながる研究は少なく、ベンチャ企業も育ちにくくなっています。また形式的に論文の数で研究を評価する傾向があり、採択されやすい新しさだけのテーマを選定することも問題です。一連の設備を利用して完成度の高い試作品を作れる環境や技術が無いため、試作は外部に委託せざるを得ません。企業でもアイデアを実現するために設備投資をするわけにはいかず、しかし設計試作の経験を持たないで外部委託するとほとんど失敗します。 このような課題を解決するため、東北大学の「西澤潤一記念研究センター」では、移設した半導体工場をベースに寄付された設備などを利用し、1800m2のクリールームにある「試作コインランドリ」http://www.mu-sic.tohoku.ac.jp/coin/index.htmlで、会社から派遣された人が自分で操作し、4インチや6インチのウェハで試作開発ができるようにしています。2010年より戸津健太郎准教授が中心になって運営していますが、ここで作られたデバイスを市販させてほしいとの要望に応え、東北大学が文部科学省や経済産業省と交渉し、2013年より製品製作が認められました。2019年末までのユーザは323機関 (企業267社)、毎月延べ800人ほどに使われ、独立採算に近い形で運営されています。また建物はモノづくりのベンチャ企業などにも利用されています。MEMS技術は様々な知識を必要とするため、いかにして多様な知識にアクセスするかが大きな課題です。会社の相談に乗り、無料セミナーなどを開催して知識提供に努めてきました。文献ファイルや関連する学会の予稿集などを整理し、探しやすくして利用頂いております。また4部屋の展示室　http://www.mu-sic.tohoku.ac.jp/nishizawa/　を整備し、サンプルなどを直接見て頂けるようにもしています。是非多くの方や会社にお使いいただきたいと思います。

SEMIは、2020年11月9日～11日にテキサス州オースティンで開催されるUltrapure Micro（UPM）カンファレンスで、最先端の半導体製造向けの初となるCMP（Chemical Mechanical Planarization）測定規格（一式）の発表を予定しています。 インテル、サムスン・オースティン・セミコンダクター、GLOBALFOUNDRIESなどの業界エキスパートによる共同チームの支援を受けて開催されるUPMは、半導体製造の高純度環境におけるマイクロコンタミネーション問題に焦点を当てた毎年恒例のイベントです。この会議は長年にわたり、超純水、超高性能化学物質、高純度ガスのほか、水管理や廃水処理などのトピックにも取り組んできました。 2020年のUPMプログラムでは、議論をウェーハに近づけ、先端ノードIC製造のための継続的なプロセス制御による歩留まり向上を可能にする業界全体の取り組みを支援しています。この議論は、サプライチェーンの様々なセクターにまたがる業界の専門家による緊密な連携を必要とする積極的な技術管理の中で行われます。次の図は、製造歩留まりを制約するコンタミネーションの問題を定義し、それに対処するために現在、業界で使用されているプロセスを説明しています。 IC 製造における持続的な歩留まりを達成するための重要なプロセスモジュールの 1 つは、CMP (Chemical Mechanical Planarization) と CMP 後の洗浄です。この領域は、コントロールが最も困難な領域の1つでもあります。「CMPプロセスでの課題は非常にお金が掛かるプロセスであり、デバイスの歩留まりや信頼性にも大きな影響を与えることです。硬質材料（シリカ）と軟質材料（銅）を同時に研磨しながら、表面の傷を避け、腐食を防止し、最終的にはウェーハの均一性とグローバルな平面性を目標とするなど、複数の課題が要求されます」と、インテルの平面プロセスエンジニアであり、SEMIリキッドケミカル技術委員会北米支部の委員長を務めるDon Hadder氏は述べています。 変動を確実に検出して制御するためには、サプライチェーンのパラメータの標準化とCMPプロセスの標準化された測定法が必要不可欠です。 先端半導体デバイスの複雑化に伴い、垂直統合型デバイスメーカー（IDM）、CMP材料メーカー、CMP物流システムメーカー、計測機器メーカーなどの業界のエキスパートが協力して、CMP消耗品の計測に焦点を当てた初のSEMIスタンダードを開発しました（注1）。具体的には、密度、導電率、pH、微量金属、粒子数、研磨剤の粒度分布などの重要なCMPスラリーおよびCMP後の測定、およびCMP研磨パッドの硬さや密度などの測定を対象とし、さらに多くのパラメータを検討していきます（注2）。CMP消耗品測定のためのSEMIスタンダードロードマップは、UPM 2020カンファレンスの「高純度化学品セッション」で発表される予定です。 歩留まり向上は収益性の鍵となるため、この新しいSEMIスタンダードは、業界のサプライヤーとエンドユーザーの双方に不可欠なベンチマークを提供することで、業界に大きな影響を与えることが期待されています。CMPサプライヤーの仕様を一致させることにより、IDMはプロセスを適切に変更し、除去率を最適に制御し、ウェーハ表面での除去の一貫性を実現できます。この記事に記載されているSEMI規格に関するご質問や、規格開発への参加をご希望の方は、Inna Skvortsova （[email protected]）までご連絡ください。 SEMIスタンダード開発活動は、年間を通じて、関連業界の主な生産地域にて行われています。SEMIスタンダード委員としてご参加いただくには、次のサイトにてSEMIスタンダード委員登録のお手続きを行ってください。www.semi.org/standardsmembership. 次のリキッドケミカル技術委員会北米支部会議は、北米地区2020年春季スタンダード会議期間中の3月31日に、カリフォルニア州ミルピタスにあるSEMI本部にて開催が予定されています。これらのスタンダード会議にご参加いただくには、SEMIスタンダードのプログラムメンバーでなければなりません。ご参加は無料ですが、プログラムメンバーとしてご登録いただく必要があります。※3月31日に予定されていたリキッドケミカル技術委員会北米支部会議は、開催が延期されました。 注1：出版済みの文書SEMI C98-1219: Guide for Chemical Mechanical Planarization (CMP) Particle Size Distribution (PSD) Measurement and Reporting used in Semiconductor ManufacturingSEMI C99-0320: Test Method for Determining Conductivity of Chemical Mechanical Polish (CMP) Slurries and Related Chemicals注2：開発中の文書6489: New Standard: Guide for Reporting Chemical Mechanical Planarization (CMP) Polishing Pads Hardness used in Semiconductor Manufacturing6646: New Standard: Guide for Reporting Density of the Chemical Mechanical Planarization (CMP) Pads used in Semiconductor Manufacturing 本件に関する日本国内でのお問合せSEMIジャパン　スタンダード＆EHS部菅野博史 ([email protected]) 初出：2020年3月5日、Standards Watch, Volume 15, Issue 1※本稿は、Standards Watchに掲載されました記事を日本語訳したものです。　元の記事 https://www.semi.org/en/standards-watch-2020Mar/roadmap-for-cmp-consumables-metrology

企業が進行中のCOVID-19危機に対処する中、各社の幹部には事業継続上の数々の重要問題、そして事業中断への対応に加えて、事業計画や復旧計画の再構築手順を評価することが求められています。 GLOBALFOUNDRIES（GF）Singaporeのシニア・ディレクターであり、環境・健康・安全・セキュリティ（EHS S）のアジア太平洋地域責任者でもあるダン・スティール氏と電話会議をし、健康危機を乗り切るためにGFが事業継続計画（BCP）に沿って実施しているベストプラクティスについてお聞きしました。 SEMI：中小企業がコストのかさむBCPを実施するにはどうすればよいでしょう？ スティール氏：BCPは余裕があるから実施することではありません。むしろ、優れた経営には不可欠なものなのです。あらゆる事業はリスク管理が必要です。あらゆる管理職の責任にはリスクの軽減が含まれます。規模にかかわらず、企業は危機を生き残るために高い代償を支払わなければならない時があります。それは準備が足りないからです。すべての企業は、事業継続計画を立てる責任を、従業員やその他のステークホルダーに対して負っているのです。次の危機がいつどこからやってくるかは誰にもわかりません。また危機の影響を完璧に抑えられる計画などありません。 しかし、可能性に備えて計画を立て、EHSとセキュリティのベストプラクティスを制度化し、サプライチェーンに冗長性と堅牢性が備わっていることを確認し、従業員に追加スキルを習得させ、顧客と事前に連携するとは必須です。もしもの時のために自問自答を続けている企業こそが、最高の準備をしている企業なのです。そして、BCPが正しく実施されていれば、企業は巨額の損失を回避できるでしょう。ドワイト・アイゼンハワーは「計画書には意味がない、計画することがすべてだ」と言いました。多くの企業は計画すべきときに、綿密な計画を立てようと時間を費やしすぎていると思います。企業の生き残り計画づくりは、あらゆる管理職の毎日の責務であり、BCPはコスト面だけで判断すべきではありませんし、経営チームから与えられるものと期待するのも間違いです。 SEMI：企業は在宅勤務方針を打ち出しており、私たちの多くにとってニューノーマルとなりました。在宅勤務期間が長引いた場合、GFでは他にどんな措置をとりますか？ スティール氏：当社の在宅勤務方針は今のところ大変順調のようです。しかし、在宅勤務を効果的なものにするためには、従業員に正しいツールが提供しなければなりません。当社では離れた場所から仕事ができるように、従業員に当社のシステムへのアクセスを許可しています。在宅勤務は、新しい革新的な仕事のやり方を推進し、拡張現実（AR）といった自動化を加速する機会ともなります。 同時に、精神的健康も重要であり、従業員の不安レベルを調べるために、毎週2つの簡単な質問をしています。チームの士気はどうか、そしてそれが業務の生産性に影響していないか、という２つの質問です。当社GFにおいて、在宅勤務はチームを分裂させるものではありません。当社のオペレーションにとって重要なのは、ひとつのGF（ONEGF）という社会的側面を持続することです。それゆえ、オンライン会議ではお互いの顔を見ながら対話すべきです。人と人がつながっていることが重要です。さらに当社は在宅勤務でも現場で働くのと同じ品質を求めています。在宅勤務の期間が延長された場合、監督者や管理者から従業員と連絡をとり、つながりを保つようにする必要があるでしょう。 SEMI：このコロナウイルス流行のなかで、BCPの教訓はえられましたか。また平常に戻ったときに事業戦略に変化はあるでしょうか。 スティール氏：BCPについて何か新しいことを学んだとは思えません。申し上げましたように、当社のBCPへのアプローチは、綿密な計画書の作成に時間をかけず、計画を立てるプロセスに時間をかけ、もしものときのことを自問自答し、可能性のある解決策を頭の中で試しています。今回の危機で、準備が大切であるとの前提は確固たるものとなりました。当社は、在宅勤務の計画書が準備されていたわけではありませんが、それを頭に思い描き、何を実行しなければならないかが分かっていたので、今では、最新技術の製造業務を在宅で管理しています。その何人かはマレーシアに住んでいるのです。BCPは、平常に戻っても、入念かつ協調性のある努力をしなければなりません。また、BCPは一個人や部署の責任ではありません。日常業務と同じように、BCPは多くの部門を横断した統合的な取り組みです。危機的な状況下では、良いアイデアや素晴らしいアイデアはどこからでも出てきます。耳を傾けることは非常に重要です。 SEMI：この異常な経験からひとつ教訓があるとすれば、それはなんでしょうか。 スティール氏：当社が学んだことは、このような全く予測不可能なパンデミックに対処するには、多様な背景、経験、視点を持つあらゆるタイプの社員が必要になるということです。この多様性が当社を成功に導いてきたのであり、それが今日の危機を乗り切り、明日へと繋げているのです。危機に直面した際に、迅速に適応し、多くの課題に対応できる多様で積極的なBCCMチームを有していることを嬉しく思います。 SEMI：在宅勤務においても生産性を維持するためのアドバイスをいただけますか。 スティール氏：製造業では在宅勤務の効果が出にくいことは確かです。自動化のおかげで生産性の低下は見られませんが、エンジニアリング業務に影響が見られました。 私からのアドバイスです。まず、健康を維持し、健康状態を監視し、自分自身や家族、地域社会のために、政府の衛生勧告に従ってください。以前から社交的な方が非社交的になる必要はありません。あなたの同僚やチームとのつながりを大切にしましょう。個人的には、在宅勤務中常にオンになっている必要はないと思います。現場で働いていた時と同じように、プライベートの時間も必要です。自分にとってベストなバランスを取ってください。 前編を読む

企業が進行中のCOVID-19危機に対処する中、各社の幹部には事業継続上の数々の重要問題、そして事業中断への対応に加えて、事業計画や復旧計画の再構築手順を評価することが求められています。 GLOBALFOUNDRIES（GF）Singaporeのシニア・ディレクターであり、環境・健康・安全・セキュリティ（EHS S）のアジア太平洋地域責任者でもあるダン・スティール氏と電話会議をし、健康危機を乗り切るためにGFが事業継続計画（BCP）に沿って実施しているベストプラクティスについてお聞きしました。 SEMI：シンガポールで最初のCOVID-19感染が報告されたとき、GLOBALFOUNDRIES Singaporeが最初にとった対応はなんでしたか？ スティール氏：当社は設立後の早い時期から事業継続/危機管理（BCCM）チームを組織し、事業所での事業継続計画を担当しています。コロナウイルスとの取り組みの開始にあたり、2つのことを念頭におきました。ひとつは、従業員の安全と健康を維持すること、もうひとつは会社が従業員と事業を守るためにとった予防措置を絶えず伝えることです。こうした行動が、従業員の不安を抑えながら安全を確保するためには重要です。従業員に遅滞なく最新情報を伝達することで、この危機の展開と、今後予測される状況について十分な知識を確実に提供することができるのです。世界がコロナウイルスの流行に突入したとき、当社のCEOは全従業員に向けて、「私たちはこのパンデミック危機に共に立ち向かい、共に危機を脱していく」と宣言しました。 また、関連する政府のウェブサイトへのリンクを設け、従業員が個人の生活に役立つ最新の情報にアクセスできるようにしています。 SEMI：GF Singaporeがこれまで実施した対応にはどんなものがありますか？ スティール氏：1月29日に当社のBCCMチームは防衛の最前線として、すべての建物入り口において体温検査を開始しました。これは事業所にやってくる従業員、コントラクター、訪問者、顧客のすべてを対象にしたものです。各人に健康状態と旅行歴の申告を求め、また従業員と常駐コントラクターには体温チェックカードを配布しました。彼らには日に始業前と正午の2回、体温の記録をお願いし、記録を到着時に警備員に提示してもらいます。 翌週には人員をA/Bの2班にわけ、業務が中断しないようにしました。現場での業務に必要な人員は積極的に絞り込み、残りの人員は在宅勤務としました。また、免疫力が低下している社員や妊娠中の社員には、在宅勤務を推奨しました。同時に、10名以上の会議はすべてバーチャル会議に移行し、10名未満の会議は席が1メートル以上離れた配置での開催に限定しました。お客様にはこの取り組みをお伝えし、予定されていた出張訪問はすべてオンライン訪問に移行しました。 シンガポール政府のCOVID-19感染抑制策に沿って、GFは感染が持続している国に最近渡航した人の事業所への訪問を制限し、制限リストを定期的に更新しました。 接触履歴をとるため、当社では2段階の隔離リストを作成し、COVID-19感染者と関係する家族や近親者を持つ従業員を追跡しました。従業員は自発的に情報を提供しました。 敷地内では、会議室の利用制限、カフェテリアでのテーブルの使用禁止や椅子の撤去、エレベーターの利用者を4人以下に制限、喫煙ゾーンやバス停、検温ラインにボックスなどの間隔表示を設置するなど、安全な距離を保つための対策を徹底しました。また、接触者追跡の必要性を想定して、送迎バスを利用する従業員の記録も、バス番号、時刻、社員証番号をタグ付けして毎日とり始めました。 最近では、シンガポールとマレーシアの国境が閉鎖された際に、すでに実施されていた当社BCPを次の段階に進め、450人以上のマレーシア人従業員をシンガポールのホテルに無事宿泊させることができました。 この危機の全期間にわたって、当社は事業の継続性を確保するために、サプライチェーンへ及ぶ可能性のある影響を継続的に監視・評価しています。これは、現在進行している事業継続管理システムの標準的要素です 何よりも大切なのは、従業員とのコミュニケーションを頻繁にとり、会社が行っていることやその理由をすべて伝えることです。従業員の健康状態を把握し、体調不良の場合は在宅してもらい、必要に応じて当社の産業医などの医療機関ですぐに治療を受けるように促しました。 後編を読む