半導体スラリーのハザード評価のためのII-vイオンおよび粒子状材料の微分毒性効果の意味

調整可能なバンドのギャップ、高いキャリアモビリティ、および低エネルギー消費率のため、III-V材料は半導体ウェーハでの使用に魅力的です。しかし、これらのウェーハは、研磨のために化学機械的平面化（CMP）を必要とし、粒子状およびイオンIII-Vの破片を含む大量の有害廃棄物の生成につながります。ミクロンサイズのIII-V材料の毒性効果はin vivoで研究されていますが、サブミクロン微粒子の危険な効果を解明し、II-Vイオン成分を放出する包括的な評価は行われていません。III-V材料は、CMPスラリーの危険に不釣り合いに寄与する可能性があるため、細胞毒性の潜在潜在性の比較研究のために、ミクロン（0.2-3μM）およびナノスケール（<100 nM）粒子としてギャップ、INP、GAAS、およびINASを獲得しました。マクロファージ（THP-1）および肺上皮（BEAS-2B）細胞株。GAASやINAを含むナノス化されたIII-Vアルセニドは、24〜72時間の観察期間にわたって著しく多くの細胞毒性を誘導できることがわかりました。対照的に、すべてのサイズのギャップとインプ微粒子、およびイオンGACL3およびincl3は、実質的に危険性が低かった。III-Vアルセニドナノ粒子毒性の主要なメカニズムは、（III）としての毒性の溶解と排出であり、それほどではないが（v）イオンとしての排出です。GAASは細胞培地に溶解し、細胞内コンパートメントを酸性化する一方、細胞内に（よりゆっくりと）溶解します。GAAS毒性に干渉した2,3-ジマルカプト-1-プロパンスルホン酸による放出のキレート化。総称して、これらの結果は、III-Vアルセニド、GAAS、およびinasナノ粒子が、スラリーに現れる可能性のあるIII-V材料の毒性に主要な方法で寄与することを示しています。この発見は、CMPスラリーのハザードの可能性に対処する方法を検討するために重要です。

Because of tunable band gaps, high carrier mobility, and low-energy consumption rates, III-V materials are attractive for use in semiconductor wafers. However, these wafers require chemical mechanical planarization (CMP) for polishing, which leads to the generation of large quantities of hazardous waste including particulate and ionic III-V debris. Although the toxic effects of micron-sized III-V materials have been studied in vivo, no comprehensive assessment has been undertaken to elucidate the hazardous effects of submicron particulates and released III-V ionic components. Since III-V materials may contribute disproportionately to the hazard of CMP slurries, we obtained GaP, InP, GaAs, and InAs as micron- (0.2-3 μm) and nanoscale (<100 nm) particles for comparative studies of their cytotoxic potential in macrophage (THP-1) and lung epithelial (BEAS-2B) cell lines. We found that nanosized III-V arsenides, including GaAs and InAs, could induce significantly more cytotoxicity over a 24-72 h observation period. In contrast, GaP and InP particulates of all sizes as well as ionic GaCl3 and InCl3 were substantially less hazardous. The principal mechanism of III-V arsenide nanoparticle toxicity is dissolution and shedding of toxic As(III) and, to a lesser extent, As(V) ions. GaAs dissolves in the cell culture medium as well as in acidifying intracellular compartments, while InAs dissolves (more slowly) inside cells. Chelation of released As by 2,3-dimercapto-1-propanesulfonic acid interfered in GaAs toxicity. Collectively, these results demonstrate that III-V arsenides, GaAs and InAs nanoparticles, contribute in a major way to the toxicity of III-V materials that could appear in slurries. This finding is of importance for considering how to deal with the hazard potential of CMP slurries.