新しいMEMS規格の紹介
Alissa Fitzgerald, A.M. Fitzgerald & Associates
今度、近所の金物屋さんに行ったとき、留め具の通路を歩いてみてください。引き出しの中には、#10-32やM6などのラベルが貼られた様々なサイズの留め具が何列にも並んでいるのを見てください。 地球上のほとんどの都市で、このような留め具を目にすることができます。なぜこのようになったのか、考えたことはありますか？
もちろん、その答えは規格です。規格は、情報を共有することの価値が情報を蓄積することの価値よりも大きいことを実践者が認識したときに生まれます。蒸気機関車が故障した場所で修理する必要があるため、19世紀の機械エンジニアは規格化されたねじ山を作り、交換用の留め具を迅速かつ現地で入手できるようにしました。その規格以前は、すべての機械工場が独自のねじ山を製造していたため、留め具は交換可能ではありませんでした。[1]
Semicon West 2015での合同ワークショップ「今後10年間にMEMS、センサー、半導体産業が直面する共通の課題に対処するソリューションの作成」は、SEMIと当時のMEMSインダストリーグループ（MIG）を組織し、MEMSの開発に向けた真剣な取り組みを開始しました。
MIGイベントでは、MEMS業界に規格をもたらし、カスタムプロセスフローと基板の急増を抑える方法を見つけることについて、何年にもわたって多くの議論がありました。広く支持されている意見は、MEMSデバイスの多様性が規格の開発を困難にしすぎているというものでした。それでも同時に、ビジネスの非効率性を克服し、MEMS業界がその商業的可能性を最大限に発揮できるようにするために規格が必要であることにほとんどの人が同意しました。課題は、どこから始めればよいかを理解することでした。非常に多くのMEMS企業が独自のデバイスを市場に出すために数千万ドルを費やしているため、苦労して得た知識を共有するよりも蓄える動機が強いようです。
2015年のワークショップでの基調講演で、アリッサ・フィッツジェラルドは出席者が検討すべき2つのトピックを提案しました。航空宇宙産業で規格化された留め具と切削工具を使用した初期のキャリア経験に影響を受けて、彼女は新しいMEMSスタンダードのトピックとして2つのMEMSアナログ、SOIウェーハと深掘り反応性イオンエッチング（DRIE）を提案しました。これらの頻繁にカスタマイズされ、コストのかかる2つのアイテムをMEMS製造で指定することは、MEMS業界と半導体業界の両方で広く経験された競争前の課題であり、したがって、スタンダードに関するコラボレーションの機が熟していました。
2015年のワークショップに続いて、ワーキンググループが毎月会合を開き、新しいMEMS規格の調査と定義の作業を開始しました。SEMIによる正式な規格開発の取り組みを開始するために、Covalent MetrologyのChris Mooreは、MEMS用のSOIウェーハ上に最初のSEMIスタンダードの新しいアクティビティレポートフォーム（SNARF）を作成し、NISTのRich AllenはDRIE用のSNARFを作成しました。どちらも、複数のSEMIスタンダード文書に取り組んだ長い経験を生かして、これまでに行ったことのないMEMSの同僚をガイドするのに役立っています。
今後数年間、政府の研究所や材料、EDA、ファウンドリ、機器、設計会社から集まった20人以上のMEMS業界の同僚が毎月集まり、技術的な内容について話し合い、改善しました。少なくとも2回のSemicon Westのイベント中に、委員会は窓のない部屋に集まり、進化する文書のすべての単語、定義、参照、図を詳しく調べました。文書の将来の読者のために明確で役立つコンテンツを作成するために、業界のさまざまな分野で実践している非常に多くの人々の専門知識をプールすることは、本当にグループの努力でした。
両方の規格への主要な技術的インプットは、Rich Allen（NIST）、Michelle Bourke（Lam Research）、Alissa Fitzgerald（A.M. Fitzgerald & Associates）、Mary Ann Maher（SoftMEMS）、Petri Santala（Okmetic）、Steve Martell（Sonoscan）、Chris Moore（Covalent Metrology）、Dave Mount（ULVAC）、Magnus RimskogおよびCarlos Stahr（Silex Microsystems）によって提供されました。
2017年、MIGはSEMIと合併し、MEMS＆Sensors Industry Group（SEMI-MSIG）になりました。この変更は、SEMIの重要なリソースを追加することで委員会の取り組みに利益をもたらしました。Carmelo SansoneがSEMIのリソースをコーディネートし、SEMIの国際標準化担当シニアコーディネーターであるLaura Nguyenが、SEMIの規格データベースに関する知識と、規格の開発と投票に関する長い経験を持ち、Soomin Chungの助けを借りて、SEMIの標準化に貢献しました。Lam ResearchのMichelle Bourkeは、規格文書を投票に移すため、2018年に委員会のリーダーシップを引き継ぎました。SEMI-MSIGのエグゼクティブディレクターであるTim Brosnihanは、いくつかのイラストとマスクレイアウトを提供することにより、DRIE規格を最終的に前進させました。
SOI規格SEMI MS12-0220-MEMS 「Specification for Silicon Substrates Used in Fabrication of MEMS Devices（デバイスの製造に使用されるシリコン基板の使用）」は、MEMS製造で使用するSOI基板の機械的および電気的機能を指定するための重要な定義と詳細を提供します。これは2020年にリリースされた最初のMEMS固有のウェーハ規格になりました。委員会は、この規格が、材料サプライヤーが一般的なSOIウェーハ構成をストックし、可用性を向上させ、コストを削減し、カスタムSOIウェーハ用として、バイヤーが仕様をより明確かつ正確に伝達するのに役立つことを期待しています。
DRIE規格のSEMIMS13-0221-「（DRIEプロセスの特性評価にテストパターンを使用するためのガイド）」は、DRIEプロセスの特性評価と調整に役立つさまざまなリソグラフィテストパターンを定義しています。DRIEでは、エッチング性能はレシピパラメータ、マスキングの準備、パターンジオメトリに非常に敏感であり、デバイスの歩留まりを最大化するために反復的な調整が必要です。この規格は、MEMSデバイスと半導体デバイスの両方のDRIEに適用されます。委員会は、プロセスエンジニアが特定のデバイスパターンのDRIEパフォーマンスを調整するために費やす時間を削減し、時間の経過とともにエッチング品質と機器パフォーマンスをより適切に監視できるようになることを期待しています。この規格は2021年2月に公開されました。
下の図は、フィーチャーの上部の限界寸法が下部の限界寸法よりも大きいテーパーエッチングプロファイルを示しています[SEMI MS13、図5]。
その間、MEMSワーキンググループは、より多くのMEMS固有の規格を特定して開発し続けています。「では、なぜxxの規格がないのか」と思ったことがあるなら、それは、あなたがまだ私たちの委員会に参加していないからです。新しいメンバーはいつでも歓迎します。
参加方法
SEMIスタンダードの開発活動は、全主要製造地域で年間を通じて行われています。
参加ご希望の際は、www.semi.org/standardsmembershipからSEMI International Standards Programにご参加ください。
詳細については、当社のメインWebサイトと最新のイベントページをご覧ください。
SEMIスタンダードの活動に関してご不明な点がございましたら、現地のSEMIスタンダードスタッフまでお問い合わせください。
参照
Standards Watch
SEMI
www.semi.org
2021年3月11日