半導体材料とは？ターゲット・化合物半導体基板・封止材の違いと、純度・サイズ・特性の選び方

半導体材料とは

半導体材料は、半導体の素子やパッケージを作るときに使う材料です。シリコンウェーハやフォトレジスト、シランのような材料ガスも半導体材料ですが、それぞれ別の比較ページで扱います。

比較ページには、日本の会社が自社か自社グループで作るスパッタリングターゲット・化合物半導体基板・封止材を、品番か品種の単位で載せています。商社や代理店が売る他社の材料は載せていません。

3つの種類

• スパッタリングターゲットは、膜を作るための材料の板です。例は、JX金属のCuターゲット 6N、東ソーのGaNターゲット、高純度化学研究所のSIET5128、フルウチ化学のNiOターゲットです
• 化合物半導体基板は、GaAs・InPのように複数の元素でできた単結晶の基板です。例は、住友電工の半絶縁性GaAs基板、DOWAエレクトロニクスのVGF-n型 LDグレード、JX金属のInP基板です
• 封止材は、チップを包んで守る樹脂です。例は、住友ベークライトのスミコンEME、レゾナックのCELシリーズ、ナミックスのアンダーフィル剤です

スパッタリングターゲットの選び方

• JX金属の説明では、スパッタリングは、真空の装置の中でターゲットにアルゴンのイオンをぶつけ、はじき出した原子をウェーハやガラスに付けて薄い膜を作る技術です
• 純度はNで表し、JX金属のCuターゲットの6Nは99.9999%以上です。東ソーのGaNターゲットと高純度化学研究所のSIET5128は5Nです
• フルウチ化学のNiOターゲットの純度は、原料の分析値で3N〜4Nです。製品の値か原料の値かを確かめます
• 大きさは、東ソーのGaNターゲットが丸形で直径300mmまで、フルウチ化学のNiOが直径5mmから8インチ程度までです
• 東ソーのGaNターゲットとフルウチ化学のNiOターゲットは、1枚から頼めます

化合物半導体基板の選び方

• 住友電工の説明では、化合物半導体はシリコンより電子の動きがはるかに速く、高速の信号処理や光に反応する素子に向きます。一方で、結晶の欠陥が多く割れやすく、大きなウェーハにしにくい材料です
• 使い道で選びます。住友電工の案内では、GaAs基板はスマートフォンのパワーアンプ・スイッチやLED、InP基板は光通信のモジュールに使います
• 結晶の作り方は、住友電工の半絶縁性GaAs基板がVB法、DOWAエレクトロニクスのGaAs基板がVGF法です
• 導電型も決めます。住友電工の基板は半絶縁性、DOWAエレクトロニクスのLDグレードはSiドープのn型です。JX金属のInP基板は、S・Sn・Zn・Feのドープとドープなしから選べます
• 直径は、住友電工の半絶縁性GaAs基板が150mm、DOWAエレクトロニクスのGaAs基板が2〜6インチ、JX金属のInP基板が2〜4インチです

封止材の選び方

• 住友ベークライトの案内では、封止材の役割は、チップの保護、外からの絶縁、チップの熱を逃がすこと、実装のときの扱いやすさです
• 金型で固める固形の成形材料と、チップの下のすき間に流し込む液状のアンダーフィルがあります。パッケージの形と成形方法を先に決めます
• ガラス転移温度を見ます。レゾナックのCEL-9240 ZHF10HT3Wは125°C、ナミックスのU8410-73Cは88°Cです
• 熱を逃がしたいときは、熱伝導率を見ます。レゾナックのCEL-9240 ZHF10HT3Wは3W/m・Kです
• 難燃も確かめます。住友ベークライトのスミコンEMEは、ブロム系とアンチモン系の難燃剤を使わずにUL-94 V-0を満たします

値段

• このページの製品は、どれも公式に値段を出していません
• 材料・純度・寸法・数量（基板は直径・厚さ・面方位・導電型も⁠）を伝えて、見積もりを取ります