インダストリーコラム http://www.semiconductorportal.com メモリーの成長とともに成長する ALD 装置半導体メモリーの成長性がはっきりしてきたことで、バッチ式の ALD（原子層エピタキシャル）技術が新たな展開を見せている。日立国際電気は、DRAM 製造向けの装置が 2006 年にブレークし、12 月には累計出荷台数が 100 台を突破した。もともと、薄い膜の製造に向く技術であったため DRAM のキャパシタ絶縁膜に使われていた。誘電率の高いシリコン窒化膜の形成からガスを変えることで High-k 膜にも適用できる。DRAM だけではなく NAND などのフラッシュメモリーも薄い膜を使うため、ALD 技術が使える。 Global Market Opportunity UnitsMillions World Wide Memory Production Forecast 35,000 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0 2006 2007 2008 DRAM 2009 2010 2011 2012 Flash Source: VLSI R esearch, May 2007 <Confidential > 1 薄い膜の形成だけではない。日立国際によると、ALD 技術の特長はコンフォーマルな膜、すなわちシリコン表面の凹凸に忠実に膜が成長することである。特にアスペクト比の高い部分に有効だ。これはマイクロローディング効果、すなわちパターンの密度の高い場所と低い場所で堆積速度が違うという効果がないことによる。もともと、ALD はシリコン表面に 1 原子層ずつ形成する技術であるため、表面に原子層が吸着すると次の原子はもう入りこむ余地がなくなる。このため、ステップカバレージがよい、すなわちコンフォーマルな膜を形成できる。このことはメモリーだけではなく、ロジック半導体でも有効になる。ALD は 400℃程度の低温で膜形成ができるため、温度を上げたくないロジックの製造にも向く。従来の LPCVD 技術ならマイクロローディング効果はあるため、パターン密度の高い SRAM 部分と密度の低いロジック部分とで堆積速度が違ってしまい、膜厚が異なってしまう。低温で形成でき Copyright(C)2007 Semiconductor Portal, Inc. All Rights Reserved. http://www.semiconductorportal.com インダストリーコラムる上にマイクロローディング効果のない ALD なら、こういった問題がない。米国の Aviza Technology 社は、メモリーメーカーがアジアに集中していることでセミコン台湾に積極的に出展している。メモリーは価格へのプレッシャーが強いため微細化への移行が著しい。形成する膜はやはり DRAM キャパシタ膜だけではなくメモリーセルに必要な膜の形成に利用する。例えばキャパシタの上部電極の TiN も ALD で形成する。コンフォーマルの特長を生かしトレンチ/スタックいずれにも使える。加えて、シリコン窒化膜から High-k 膜への移行にも有効である。キャパシタをオンオフするトランジスタのゲート酸化膜も ALD で形成するとしている。 NAND のトンネル酸化膜の形成にも有効で、トンネル酸化膜のようなきわめて薄い膜は下地のシリコンの結晶面方位に従うと、同社製品ディレクタの Vivek Rao 氏は言う。この性質を利用すると、トレンチやスタックのように水平面と垂直面を使うメモリーセルでは結晶面方位が異なるため、酸化する膜厚が違ってしまい、薄い部分ではリーク電流が増加する。これを防ぐため、Aviza は酸素ラジカルを利用する酸化膜を形成し結晶面依存性を減らしている。フローティングゲート型 NAND セルに加えて、MirroBit 構造の NOR 型セルではキャパシタ膜に ONO 膜を使う。この酸化膜、窒化膜の形成や、これらの膜を High-k 膜に置き換えても ALD が使える。同社は当面メモリー応用が主体だが、低温プロセスが使える点でロジックにも有効だとみている。（2007/09/14 セミコンポータル編集室） Copyright(C)2007 Semiconductor Portal, Inc. All Rights Reserved.