ALD (原子層堆積法) の基礎とプロセス最適化および最新技術動向

最先端半導体集積回路の作製に必須となっているALD (Atomic Layer Deposition、原子層堆積法) は、数ナノメートル程度の極薄膜作製手法として膜厚の制御性や再現性に優れ、3次元立体構造への均一製膜なども可能であるという特徴を持っています。そのため、ULSIゲート酸化膜形成、メモリキャパシタ形成などに応用展開されています。また、簡単な装置構成でも薄膜形成が可能であることから、各種コーティング用途にも利用されるようになりました。 　しかし、そのプロセスは原料の供給、パージ、反応性ガスの供給、パージなどからなり、各段階での条件設定はかなり複雑であり、速度論の基礎的知識なしには容易に最適化を達成できません。本講座では、まずALDの基礎知識を養い、プロセスの最適化の指針を理解することを目標とします。また、ALDプロセスの理想と実際について、原理およびメカニズムから詳しく解説を行い、新たにALDプロセス開発・製品応用に関わる方の一助となるよう配慮した講義を行います。

1. 薄膜作製プロセス概論
   1. 薄膜の種類と用途
   2. 薄膜ドライプロセスとウェットプロセス
   3. PVD (Physical Vapor Deposition) とCVD (Chemical Vapor Deposition)
   4. 半導体集積回路 (ULSI) の微細化とALDプロセスの採用
2. ALDプロセスの概要と特徴
   1. ALD (Atomic Layer Deposition) プロセスの概要と理想的プロセス特性
   2. ALDプロセスの歴史的発展
   3. ALDプロセスの応用事例
      1. 最先端ULSIデバイスでのALD活用事例
      2. DRAMでのALD活用事例
      3. 3D-NANDフラッシュメモリでの活用事例
      4. その他の応用事例
   4. ALD装置
   5. ALD原料ガス
   6. ALE (Atomic Layer Etching) の原理とプロセス特性
   7. AS (Area Selective)-ALD (選択成長) の原理と活用
3. 薄膜作製プロセスの基礎
   1. 真空の基礎
   2. 真空蒸着・イオンプレーティング
   3. スパッタリング
   4. CVD
   5. ALD
   6. 薄膜作製プロセスの比較
4. CVD・ALDプロセスの速度論
   1. CVDプロセスの速度論
      1. 製膜速度の濃度依存性
      2. 製膜速度の温度依存性
      3. 気相反応の影響
      4. CVDプロセスの段差被覆性 (ステップカバレッジ)
   2. ALDプロセスの速度論
      1. 原料ガス吸着・パージ
      2. 反応ガス供給・パージ
      3. ALDプロセスの段差被覆性 (ステップカバレッジ)
   3. ALD Window
      1. ALD Windowとは?
      2. 物理吸着の影響と対策
      3. 反応律速の影響と対策
      4. 原料ガス熱分解の影響と対策
      5. 原料ガス脱離の影響と対策
   4. CVD・ALDプロセスの最適化
      1. バッチ式CVD反応器の量産性と均一性
      2. ALDプロセス高スループット化
   5. CVDとALDの比較,使い分け
5. QCMを利用したALDその場観察
   1. QCM (Quartz Crystal Microbalance) の基礎
   2. QCMその場観察の実際
6. ALDプロセスの初期核発生・成長と選択成長
   1. 初期核発生とインキュベーションサイクル
   2. 選択成長 (Area Selective (AS) ALD)
   3. ALD複合プロセス (ALD+ALE)
7. ALDプロセス関連技術
   1. 新規原料ガスの評価 (蒸気圧,熱分析)
   2. 原料ガスの供給方法
   3. 量子化学計算の活用
   4. AI機械学習の活用
8. ALD関連国際学会の最新情報
   1. ASD2024 (2024年4月)
   2. ALD/ALE2024 (2024年8月)
• 質疑応答・名刺交換