SEMI規格リファレンス
半導体ウェーハおよび基板に関する主要SEMI規格のクイックリファレンス — M1、M53、M59他。
概要
SEMI規格は、ウェーハ寸法（M1）からパーティクルカウント（M53）、平坦度計測（M59）まで、グローバルなウェーハサプライチェーンの相互運用性を維持する共通仕様、試験方法、用語を定義しています。このリファレンスは、基板材料の調達および認定に最も関連性の高い規格をまとめたものです。
ここで参照されている規格は、当社の内部プロセス文書および顧客仕様書で使用されている現行のSEMI国際規格版です。お客様の内部仕様を該当するSEMI規格に対応付ける際は、当社エンジニアリングチームまでお問い合わせください。
主要SEMI規格
SEMI M1 — 研磨単結晶シリコンウェーハ
50.8mmから450mmの研磨単結晶シリコンウェーハについて、直径、結晶方位、ドーピングタイプ、ノッチ形状、ウェーハマーキング要件を定義し、他の多くのウェーハ規格が参照する基準仕様を形成します。
エピタキシャルシリコンウェーハ仕様
CMOS、BiCMOS、パワーデバイス製造に使用されるシリコンエピウェーハについて、エピタキシャル層厚み、厚み均一性、抵抗率、欠陥基準（滑り線、積層欠陥、ヘイズ）を規定します。
化合物半導体ウェーハ仕様（GaAs／InP）
RF、光electronics、LED、太陽光発電アプリケーションに使用されるGaAsおよびInP化合物半導体ウェーハの直径、エッチピット密度、結晶方位、ドーピング要件を規定します。
SEMI M53 — パーティクルカウント・表面スキャン
レーザー表面スキャン方法とパーティクルサイズの分類を確立し、結晶起源パーティクル（COP）と表面欠陥を検出します。エッジ除外領域はウェーハ直径に応じて調整されます。
表面金属汚染仕様
SC1/SC2洗浄後にVPD-ICP-MS、TXRF、またはSIMSで測定される微量金属汚染（Fe、Cu、Ni、Cr、Naなど）の受入限度を設定し、Grade 1（最も厳格）からGrade 4まで等級分けします。
SOIウェーハ仕様
Smart Cut™、BESOI、またはSIMOXで製造されるSOI（シリコンオンインシュレータ）ウェーハについて、トップシリコンおよび埋め込み酸化膜（BOX）の厚み、均一性、欠陥要件を定義し、FD-SOI、RF-SOI、パワーSOIの各バリアントに対応します。
SiCウェーハ仕様（4H／6H）
EVインバータ、5G GaN RF、電力網用途に使用される4H-SiCおよび6H-SiCウェーハの多形、直径、マイクロパイプ密度（MPD）、基底面転位（BPD）限度を規定します。
GaN-on-基板エピタキシャルウェーハ仕様
パワーHEMT、RFデバイス、マイクロLEDに使用されるGaN-on-基板ウェーハの基板オプション（Si、SiC、サファイア）、XRDロッキングカーブ線幅、反り、GaNエピタキシャル厚みを規定します。
試験方法
各規格は、サプライヤーやファブ間で一貫した再現性のある測定を実現するため、検証済みの試験方法と装置を規定しています。
直線配置された4本の探針のうち外側2本に電流を流し、内側2本間の電圧を読み取ることでバルク抵抗率を測定し、ドーパント濃度と直接相関させます。
フーリエ変換赤外分光法により、シリコン中の格子間酸素と置換炭素の濃度を定量し、デバイスの熱サイクル中の酸素析出制御に不可欠な情報を提供します。
非接触式の静電容量式または光学式スキャンにより、機械的な固定なしにウェーハ全面のTTV、ボウ、ワープ、サイト単位の平坦度（SFQR）を測定します。
自動化されたレーザー光散乱システムは、表面パーティクルおよび結晶起源パーティクル（COP）を90nm未満のサイズ閾値まで検出・分類し、先端ノードの認定に対応します。
規格の活用方法
受入品質検査
上記のパラメータ閾値を使用して、サプライヤーの適合証明書に照らして入荷ウェーハロットを監査する際の受入基準と不合格限度を定義します。
サプライヤー・ファブ認定
サプライヤーと同じSEMI試験方法を参照することで、新しいファブの認定やセカンドソースの承認時に測定結果を直接比較できます。
カスタム仕様の策定
関連するSEMIベースラインを出発点とし、プロセスノードにとって重要なパラメータのみを厳格化することで、コストを押し上げる過度に厳しい仕様を避けます。
ファブ間プロセス移管
ウェーハ形状と汚染仕様をSEMI用語に合わせることで、社内ファブや外部ファウンドリ間でプロセスレシピを予測可能な形で移管できます。
パラメータ参照
以下のパラメータは複数のSEMI規格に共通して登場し、ウェーハ形状および品質仕様の共通語彙を構成します。
SEMI MF1530に基づき、ウェーハ全体で測定された最大厚みと最小厚みの差。
SEMI MF1390に基づき、無拘束状態で測定したウェーハ中心点における中央面と基準面のずれ。
SEMI MF1390に基づき、中央面と基準面との最大距離と最小距離の差。
サイト前面基準最小二乗レンジ——リソグラフィの焦点予算に用いられるサイト単位の平坦度指標。SEMI M1で定義。
SEMI M59に基づき、平坦度およびパーティクル仕様から除外されるウェーハ端付近の環状領域。
SEMI M1で定義される、ウェーハの方向と導電型を示す結晶学的基準形状。
SEMI MF1724に基づき、TXRFまたはVPD-ICP-MSを用いて測定するウェーハ表面の微量金属濃度。
SEMI M50に基づき、指定サイズ閾値でのウェーハ表面上の光点欠陥数を測定。
規格の進化
SEMIウェーハ規格は、業界がより大口径・より厳しいリソグラフィ公差へ移行するのに伴い進化してきました。初期の100mmおよび150mm仕様は方向確認に主フラットを用いていましたが、200mmおよび300mm規格では高スループットの自動搬送に対応するためノッチ基準へと移行しました。
デバイスの微細化と焦点深度予算の逼迫に伴い、平坦度指標はTIRのようなウェーハ全体の指標から、単一のリソグラフィ露光フィールド内で意味を持つ局所的な平坦度をより的確に捉えるSFQRのようなサイト単位の指標へと移行しています。