ファブシステム研究会

経済産業省 平成27年度 戦略的基盤技術高度化支援事業(サポイン)に採択されました。

補助事業計画名「マイクロ波励起プラズマを用いた低ダメージ薄膜形成用ミニマル装置の開発」

本事業研究開発実施機関(共同申請者) 東北大学、誠南工業株式会社、株式会社コーテック

 本事業計画はCMOS回路のさらなる微細化・高性能化に必須となるシリコン窒化膜形成用プラズマCVD技術をミニマル化したプロセス装置に実現することです。(図1参照)そのために、東北大学で長年培ってきたマイクロ波励起高密度プラズマプロセス技術を基本として開発を行います。本技術は反応性の高い活性種を自在に励起させ、低温・低ダメージでのプロセスが可能であることを特長としており、メガファブにおける大口径ウェーハを用いた半導体生産工程においてはすでに導入されている技術であるこの技術をミニマルファブシステムに導入することが強く望まれる。

ファブシステム研究会説明図

図1:プラズマCVD装置のミニファブ化とその波及効果

ミニマルファブの意義

ミニマルファブシステムにおける特徴の一つは、メガファブシステムでは柔軟に対応できない小回りの効いたデバイスの生産および生産効率の向上であり、低コスト、省スペース、更に省エネ等、様々なメリットが期待できる。近年、ミニマルファブプロセスを用い、シリコン半導体ICの基本回路であるCMOSの作成に成功している(図2(a)参照)。CMOS回路を実現することで、アナログやディジタルの様々な回路を低消費電力で形成可能となる。これにより、消費者ニーズに応じた多種多様な半導体IC、例えば車載用マイコン、携帯電話用LSI、家電製品用システムLSI等の多品種少量生産に対応が可能となり、ミニマルファブシステムの市場拡大に大きく寄与することができる。

CMOS製造プロセスにおける微細化・高性能化技術導入の必要性

■プラズマ源

東北大学/後藤哲也准教授が開発した新しいミラー磁場閉じ込め型小型プラズマ源を採用し、同准教授と共同で、装置開発及び低ダメージプラズマCVD開発を行っています。

■低ダメージ成膜の実現

磁場閉じ込めプラズマの外側にウェーハを置くことで、イオン照射を避け、活性なラジカルのみを積極的に利用する新しいコンセプトを採用し、低ダメージ成膜が可能となっています。

■小型マイクロ波電源

プラズマは5.8GHzのマイクロ波を用い電子サイクロトロン共鳴(ECR)により生成されます。コンパクトな電源を専用設計し、筐体内に収めました。磁場閉じ込め効果により、非常に電力効率良くプラズマが励起できます。

■皮膜の様子

シリコンウェーハを、磁場で閉じ込められた高密度プラズマの境界のすぐ外側に置くので、プラズマのイオンのダメージを低減しながら、プラズマで生成された活性種を最大限活用した成膜が可能です。

■成膜結果例(X線光電子分光による膜組成比の深さ方向分布)
※T. Goto et al., IEEE J-EDS (2017) in press DOI: 10.1109/JEDS.2017.2773519

■主な仕様