ALD(原子層堆積法)における
原料、プロセスの開発と膜質、膜特性の向上

１．ALD原料の種類・特性と原料選択の指針

気相成長(株)　町田 英明 氏

【本講座で学べること】
・ALDの基礎
・ALDの反応
・ALDの原料について
・ALD原料の開発

【講座概要】
有機金属化合物の一般的特徴とALD用原料としての揮発可能な原料の開発指針を中心として、多種気相原料の特徴とALDに適しているか否かを解説する。また、原料の揮発・輸送手段の例とそれぞれの問題点をあげ、その対策法を具体的に紹介する。さらに現在、注目を集めているMoS2などカルコゲナイドや遷移金属薄膜の原料と成膜、ならびに近年盛んになった低温ALDについても触れる。

１．はじめに
　1.1 気相成長原料の過去・現在
　1.2 気相成長技術の採用
　　
２．原料の反応性とALD
　2.1 化学吸着とALDサイクル
　　a) TMAとH2O
　　b) H2Oと反応しない原料
　2.2 非化学吸着のよるALDサイクル
　　a) 物理吸着とALDサイクル
　　b) 問題点
　　
３．原料の基礎
　3.1 有機金属原料
　　a) 有機金属とは
　　b) 有機金属の合成法
　　c) 有機金属の実用
　　
４．原料の分子設計
　4.1 揮発性
　　a) 有機金属結合型
　　b) 共有結合性有機金属
　　c) イオン結合性有機金属
　　d) 蒸気圧向上法
　4.2 低融点
　　a) 共有結合とイオン結合
　　b) 低融点化
　　
５．原料の安全性
　5.1 消防法危険物
　　a) 引火性
　　b) 発火性
　　c) 水との反応性
　　d) 爆発性
　5.2 毒性
　　a) 急性毒性・慢性毒性
　　b) 特に注意すべき原料
　　
６．原料の製造
　6.1 量産性
　6.2 コスト
　　
７．原料の分解
　7.1 熱分解
　　a) 自己分解
　　b) 雰囲気ガス
　7.2 分解温度の調整
　　a) 低温化
　　b) 高温化
　　
８．原料の揮発・輸送
　8.1 蒸気圧直接供給
　　a) ガス原料
　　b) 微差圧駆動MFC
　8.2 キャリアガスバブリング
　　a) 液体原料
　　b) 溶液原料 ……タイプA, タイプB
　　c) 蒸気圧と揮発性
　8.3 ダイレクトリキッドインジェクション
　　a) 液体原料
　　b) 溶液原料
　8.4 原料の同時供給
　　a) Pre-reaction
　　b) Adduct形成

９．新しいALD状況
　9.1 メタル膜ALD
　　a) 新原料を用いたALDの実験と最新結果
　9.2 低温ALD
　　a) TMAによるAl2O3
　　b) 他の多量体原料
　　c) 各種原料の室温反応性比較

【質疑応答】

２．高反応性原料を用いたALDプロセスの開発と反応機構

大陽日酸(株)　清水 秀治 氏

１．原子層堆積法の概要
　1.1 原子層堆積法の基礎
　1.2 原子層堆積法のモデル
　1.3 原子層堆積法の原料

２．半導体製造工程と高反応性原料利用の背景
　2.1 半導体材料技術
　2.2 高反応性原料の必要性

３．高反応性原料の利用例
　3.1 高反応性ガスと供給技術、反応機構
　3.2 過酸化水素蒸気と発生方法、酸化アルミニウムALDの反応機構
　3.3 ヒドラジン蒸気と発生方法、窒化チタンALD及び窒化アルミニウムALDの反応機構

【質疑応答】

３．高純度オゾンを用いたALDプロセスと膜質、膜特性

(株)明電舎　亀田 直人 氏

【本講座で学べること】
・今日純度オゾンガスを用いたALD半導体プロセス技術
・添加ガス高純度オゾンプロセスでのラジカル生成技術
・高純度オゾンALD膜の用途先
・ALDプロセスを含めた高純度オゾンプロセスの動向

【講座概要】
ALDで成膜される酸化膜に対して、酸化ガスに高純度オゾンガスを用いた事例を紹介します。最近最も注目される用途先は先端半導体デバイスGAA-FETを構成するHfO2やIn2O3の等の酸化膜です。GAA-FETでは、デバイスが積層構造となるため、酸化ガスには反応性の良さによる膜質向上とともに、微細溝奥部までガスが拡散し成膜可能になるための被覆性が求められています。このような背景に対し高純度オゾンガスが、酸素プラズマや水蒸気等の他の酸化ガスとの違いについて着目します。特に最近開発に成功した高純度オゾンガスへ水蒸気添加によるOHラジカル生成の手法は、高純度オゾンガスが持つ良い被覆性に加えて、OHラジカルによる高い反応性による膜質向上が期待できることやその他最近の動向についても紹介予定です。

１．高純度オゾン技術の概要
　1.1 ALDに高純度オゾンガスを必要とする背景
　1.2 高純度オゾン発生装置および高純度オゾンガスを用いたALD装置構成

２．高純度オゾンALDの特徴
　2.1 他の酸化源ALDとの比較
　2.2 ガス添加によるピュアオゾンガスを用いたOHラジカル生成技術
　2.2.1 エチレンガス添加による生成法
　　2.2.2 水蒸気添加による生成法
　2.3 ALDプロセス以外の適用事例

３．高純度オゾン膜質、膜特性例
　3.1 Al2O3膜・SiO2膜・TiO2膜 　
　3.2 HfO2膜・InO2膜等先端半導体用途膜種

４．今後の展望
　4.1 膜種とアプリケーション先
　4.2 新しい添加ガスによる新種ラジカル生成とプロセス適用範囲の拡大

５．まとめ

【質疑応答】