SEAMAJ第５２回研究会 TEAMS 開催禄
２０２4年9月21日（土）午後３時半より （ベルギー時間午前8時３０分、上海時間午後２時３０分） 開場午後３時
講師 ; 小川雲龍様 取締役・Executive Fellow KOKUSAI ELECTRIC
講演タイトル ； 半導体成膜技術の動向について
略歴
■1982年~1992年 中国の企業で10年間勤務
■1992年~1993年 東北大学工学部電子工学科 客員研究員
■1993年~1997年 東北大学工学部電子工学科助手
■1997年~（株）国際電気 主任技師
■2016年～（株）日立国際電気 執行役
■2018年6月1日～（株）KOKUSAI ELECTRIC（KKR傘下)
常務執行役
■2023年10月25日～（株）KOKUSAI ELECTRIC（再上場)
取締役・専務執行役
■2024年４月１日～（株）KOKUSAI ELECTRIC
取締役・Executive Fellow
■富山大学 非常勤講師
参加者（敬称略）
小川、国井、濱田、佐藤（泰）、林、原口、鈴木（健）、鈴木（寿）、水島、小林、三重野
半導体は夢のある産業
電子機器市場 2,483B$, 半導体デバイス市場550B$, 半導体製造装置市場98B$
KEの売り上げは、約2,000億円で市場の1.5%を占めている。特にバッチALDがメモリー向けに好感されており、市場の７０-８０％を占めている。また、トリートメント（表面処理装置）も、２５％を担っている。
半導体デバイス技術トレンドは、NANDを筆頭にDRAM, 先端Logicも3D化によって集積度の向上をしている。この傾向は、益々進み、成膜技術の進歩によって成されるであろう。デバイスの3D化では、カバレッジの良い膜が求められている。
特にNANDにおいては、バージュ・カリファのように１０００層以上の高層化を目指している。また、縦方向のみならず横方向へも被覆膜を施さなければならない。
また、ロジックにおいても、GAAからCFETとなると、Aspect Ratioは１５から３８となる。
DRAMにおいても、トランジスタの3D化が成される。
このようなデバイスプロセス要求から、ALD/ALEのみならず、ASD/ALEもコスト効率良く達成しなければならない。バッチALDが一番近い位置にある。
半導体成膜技術の種類
拡散、CVD、PE-CVD、スパッタ、塗付、ALD/PE-ALDとそれぞれ一長一短がある。Aspect ratioの大きいデバイスへの成膜は、ALDが主流となっている。ALDの利点は、組成の制御、高品質、均一性である。
ALD成膜技術の課題
成膜速度が低い、副生成物の離脱時間が長い、高ARにおいては今までの拡散理論が通じない、多元素膜の制御及び応力制御、In-situ precleaning+Multi layer depo
Knudsen拡散理論；トレンチ径が小さくなると壁との衝突が支配的となる。従って、パージ時間の制御がカギとなる。
バッチALD vs.枚葉ALD；時間のかかるプロセスであるALDでは、バッチが生産性でとても有利となる。また、枚葉装置の価格は高い。３DNANDにおいては、ほとんどバッチALDで製造を行っている。Incubationを利用するALDプロセスは、吸着後の副生成物の離脱（パージ）に時間を要し元来枚葉式には向いていない。バッチにおいては、１００枚を均一性良く成膜する。その為に、シミュレーション技術を駆使し均一性等の問題を地道に解決している。また、各企業、研究機関とのコラボレーションも重要である。
TATについて
ラピダス小池社長は、枚葉式により「スピードはコストに勝つ」としている。どうなのだろうか？ 試作、量産ラインにおいては、バッチと枚葉の混成がコストに効果的である。例えば、枚葉式一枚ではおそらく成膜だけの処理時間（ロードイン、アウトを含まず）は２分前後だろうが、デバイス評価、立ち上げとなると評価用でロット単位が必要となろう。ましてや、試作、量産においては、信頼性、歩留まり向上の為にもマスデータが必要となり、枚葉ラインはコスト的に不利な状況に置かれてしまう。
QA（敬称略）
鈴木（寿）；表面吸着したプリカーサーは表面加熱が励起源であるが、表面近傍の吸着していないプリカーサーも励起分解され副生成物として取り込まれてしまうのか？
小川；その通りで、プリカーサーの選択、設計が重要となる。表面に吸着しないと分解しないプリカーサーの選択と熱分解温度が重要である。プリカーサー開発に３割は割いている。
水島；低温成膜においては、膜質が悪い？
小川；プリカーサーとして有機系が一般的であり、炭素、水素が入ってしまうので上手く抜く工夫が必要となる。
水島；PE-ALDのプラズマはどのような役割か？ 炭素の除去に有効ではないか？
小川；酸素を励起して、Ｃ－Ｏとして除去を行う。ダイレクトプラズマでは、シース電圧が発生して励起種が方向性を持ってしまい、均一に入らないことが起こる。横方向には無理がある。
水島；ラジカルではどうか？
小川；リモートプラズマをバッチでも適用する場合はある。ラジカルは寿命が短いので、分布等限界はある。
林；枚葉式とバッチでは、面内分布はどちらが有利？
小川；枚葉。しかし、バッチでも１００枚でも同じ分布に整えられる。
林；プロセスレンジとしては？
小川；枚葉。
国井；バッチＡＬＤでのプラズマ源は？
小川；シースが発生しないプラズマを開発している。膜中の不純物除去で３Ｄに入っていける寿命の長いラジカルを、等方性で拡散できる。NANDのみならずＤＲＡＭにも使われだしている。
国井；ＣＦＥＴになると、バッチエピの需要が出てくるのではないか？
小川；ＤＲＡＭにおいても８ｕｍのＳｉ／ＳｉＧｅエピ膜が必要となっているので、バッチでもマーケットチャレンジできるだろう。
水島；枚葉ではやれないでしょう。
小川；ＩＢＭ，ｉｍｅｃともコラボをしている。IntelとＴＳＭＣの違いは、枚葉ラインとバッチ+枚葉の混合生産ライン。Intelがファウンドリを切り離したが、ファウンドリを後追いするIntelは枚葉では不利であろう。今後のロジックは、ｉｍｅｃでも枚葉からバッチＡＬＤとなってきている。
（文責 三重野）
ありがとうございます。
三重野