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日本半導體禁令,限制了啥?

2023-04-04
作者: mynavi
來源:半導體行業觀察
關鍵詞: 日本 半導體 禁令

  日本經濟產業?。ㄒ韵潞喎Q為:“經產省”)于3月31日提出了計劃“新增23類禁止出口的尖端半導體生產設備”的政令,并計劃在今年五月修改政令、7月份正式實施。如今正處于收集公眾意見(Public Comment)的階段。

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  當日本企業向不屬于“一般許可(General License)”對象范圍的同盟國、友好國家的地區和國家出口相關半導體設備時,需要單獨申請、獲得政府的許可。在當日的記者招待會上,經產省西村大臣明確表示:“這不是一項針對某個國家的政令”、“這不是緊跟美國步伐的政令”、“并不是完全禁止出口,在調查了出口對象明確沒有軍事用途的可能性后,也可以予以出口許可”。但西村大臣的發言明顯沒有得到相關人員的認可。據日本經產省表示,日本東京電子株式會社、尼康株式會社、SCREEN株式會社、Lasertec株式會社等十家尖端半導體生產設備廠家、檢測設備廠家會成為此次政令影響的對象,“對日本半導體設備廠家的影響很輕微”(經產?。H障蹈靼雽w生產設備廠家已經開始詳細調查本公司哪些設備屬于限制范圍、以及對業績的影響程度如何。

  但是,有聲音指出日本產經省的法律文書難以理解,該文書雖然涵蓋了詳細的相關技術的細節,但文書晦澀難懂,此外,還涵蓋了一些非尖端技術相關的內容。

  于是,筆者按照半導體的制程,對23個品種(實際上是30類,不僅包含設備,還包含半導體制程中的護膜(Pellicle)類)進行了分類。本文筆者的記錄順序不同于日本經產省的記錄順序。

  熱處理相關(1類)

  在0.01Pa以下的真空狀態下,對銅(Cu)、鈷(Co)、鎢(W)(任何一種元素)進行回流(Reflow)的“退火設備(Anneal)”。

  檢測設備(1類)

  EUV曝光方向的光掩膜版(Mask Blanks)的檢測設備、或者“帶有線路的掩膜”的檢測設備。

  曝光相關(4類)

  1.用于EUV曝光的護膜(Pellicle)。

  2.用于EUV曝光的護膜(Pellicle)的生產設備。

  3.用于EUV曝光的光刻膠涂覆、顯影設備(Coater Developer)。

  4.用于處理晶圓的步進重復式、步進掃描式光刻機設備(光源波長為193納米以上、且光源波長乘以0.25再除以數值孔徑得到的數值為45及以下)。(按照筆者的計算,尼康的ArF液浸式曝光設備屬于此次管控范圍,干蝕ArF以前的曝光設備不在此范圍。)

  干法清洗設備、濕法清洗設備(3類)

  1.在0.01Pa以下的真空狀態下,除去高分子殘渣、氧化銅膜,形成銅膜的設備。

  2.在除去晶圓表面氧化膜的前道處理工序中所使用的、用于干法蝕刻(Dry Etch)的多反應腔(Multi-chamber)設備。

  3.單片式濕法清洗設備(在晶圓表面性質改變后,進行干燥)。

  蝕刻(3類)

  1.屬于向性蝕刻 (Isotropic Etching)設備,且硅鍺(SiGe)和硅(Si)的選擇比為100以上的設備;屬于異向性(Anisotropic Etching)刻蝕設備,且含高頻脈沖輸出電源,以及含有切換時間不足300m秒的高速切換閥和靜電吸盤(Chuck)的設備。

  2.濕法蝕刻設備,且硅鍺(SiGe)和硅(Si)的蝕刻選擇比為100以上。

  3.為異向性蝕刻設備,且蝕刻介電材料的蝕刻尺寸而言,蝕刻深度與蝕刻寬度的比率大于30倍、而且蝕刻幅寬度低于100納米。含有高速脈沖輸出電源、切換時間不足300m秒的高速切換閥的設備。

  成膜設備(11類)

  1.如下所示的各類成膜設備。*利用電鍍形成鈷(Co)膜的設備。

  利用電鍍形成鈷(Co)膜的設備。

  利用自下而上(Bottom-up)成膜技術,填充鈷(Co)或者鎢(W)時,填充的金屬的空隙、或者接縫的最大尺寸為3納米以下的CVD設備。

  在同一個腔體(Chamber)內進行多道工序,形成金屬接觸層(膜)的設備、氫(或者含氫、氮、氨混合物)等離子設備、在維持晶圓溫度為100度一一500度的同時、利用有機化合物形成鎢(W)膜的設備。

  可保持氣壓為0.01Pa以下真空狀態(或者惰性環境)的、含多個腔體的、可處理多個工序的成膜設備,以及下面的所有工序中所使用的金屬接觸層成膜設備:(1)在維持晶圓溫度為20度一一500度的同時,利用有機金屬化合物,形成氮化鈦層膜或者碳化鎢層膜的工藝。(2)在保持晶圓溫度低于500度的同時,在壓力為0.1333Pa一一13.33Pa的范圍內,利用濺射工藝,形成鈷(Co)層膜的工藝。(3)在維持晶圓溫度為20度一一500度的同時,在壓力為133.3Pa一一13.33kPa的范圍內,利用有機金屬化合物,形成鈷(Co)層膜的工藝。

  利用以下所有工藝形成銅線路的設備。(1)在保持晶圓溫度為20度一一500度的同時,在壓力為133.3Pa一一13.33kPa的范圍內,利用有機金屬化合物,形成鈷(Co)層膜、或者釕(Ru)層膜的工藝。(2)在保持晶圓溫度低于500度的同時,在壓力為0.1333Pa一一13.33Pa的范圍內,利用PVD技術,形成銅(Cu)層膜的工藝。

  利用金屬有機化合物,有選擇性地形成阻障層(Barrier)或者Liner的ALD設備。

  在保持晶圓溫度低于500度的同時,為了使絕緣膜和絕緣膜之間不產生空隙(空隙的寬度和深度比超過五倍,且空隙寬度為40納米以下),而填充鎢(W)或者鈷(Co)的ALD設備。

  2.在壓力為0.01Pa以下的真空狀態下(或者惰性環境下),不采用阻障層(Barrier),有選擇性地生長鎢(W)或者鉬(Mo)的成膜設備。

  3.在保持晶圓溫度為20度一一500度的同時,利用有機金屬化合物,形成釕(Ru)膜的設備。

  4.“空間原子層沉積設備(僅限于支持與旋轉軸晶圓的設備)”,以下皆屬于限制范圍。(1)利用等離子,形成原子層膜。(2)帶等離子源。(3)具有將等離子體封閉在等離子照射區域的“等離子屏蔽體(Plasma Shield)”或相關技術手法。

  5.可在400度一一650度溫度下成膜的設備,或者利用其他空間(與晶圓不在同一空間)內產生的自由基(Radical)產生化學反應,從而形成薄膜的設備,以下所有可形成硅(Si)或碳(C)膜的設備屬于限制出口范圍:(1)相對介電常數(Relative Permittivity)低于5.3。(2)對水平方向孔徑部分尺寸不滿70納米的線路而言,其與線路深度的比超過五倍。(3)線路的線距(Pitch)為100納米以下。

  6.利用離子束(Ion Beam)蒸鍍或者物理氣相生長法(PVD)工藝,形成多層反射膜(用于極紫外集成電路制造設備的掩膜)的設備。

  7.用于硅(Si)或者硅鍺(SiGe)(包括添加了碳的材料)外延生長的以下所有設備屬于管控范圍。(1)擁有多個腔體,在多個工序之間,可以保持0.01Pa以下的真空狀態(或者在水和氧的分壓低于0.01Pa的惰性環境)的設備。(2)用于半導體前段制程,帶有為凈化晶圓表面而設計的腔體的設備。(3)外延生長的工作溫度在685度以下的設備。

  8.可利用等離子技術,形成厚度超過100納米、而且應力低于450MPa的碳硬掩膜(Carbon Hard Mask)的設備。

  9.可利用原子層沉積法或者化學氣相法,形成鎢(W)膜(僅限每立方厘米內氟原子數量低于1019個)的設備。

  10.為了不在金屬線路之間(僅限寬度不足25納米、且深度大于50納米)產生間隙,利用等離子形成相對介電常數(Relative Permittivity)低于3.3的低介電層膜的等離子體成膜設備。

  11.在0.01Pa以下的真空狀態下工作的退火設備,通過再回流(Reflow)銅(Cu)、鈷(Co)、鎢(W),使銅線路的空隙、接縫最小化,或者使其消失。

  寫在最后

  據日經報道,針對這個公告,日本一家大型半導體制造設備生產企業的相關負責人感到困惑,他表示:“我們做出了各種各樣的設想,但比預想的更難理解”。生產超微細加工使用的“EUV曝光”相關檢測設備的Lasertec指出,“如何操作還存在不明朗的部分”,“將從相關省廳和業界團體等收集信息,采取應對措施”。

  英國調查公司Omdia的南川明指出:“各企業的模式不同,詳查設備是否用于尖端產品是一項非常繁雜的工作”,并表示“日本廠商有可能會根據自己的判斷停止業務”。

  考慮到日本在設備領域的影響力,這個限制帶來的影響值得我們高度重視。

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