【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.21】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0108
利用課題名 / Title
量子デバイスのための3次元実装技術の開発
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
シリコン基材料・デバイス,ALD,量子コンピューター/ Quantum computer,電子顕微鏡/ Electronic microscope,原子層薄膜/ Atomic layer thin film
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
新関 嵩
所属名 / Affiliation
Bush Clover株式会社
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
廣谷務
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
山崎将嗣
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）,機器利用/Equipment Utilization
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-104：原子層堆積装置_4〔FlexAL〕
AT-050：四探針プローブ抵抗測定装置
AT-004：電界放出形走査電子顕微鏡[S4800_FE-SEM]
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
超伝導量子コンピュータでは、複数ビットの制御のためには、TSVを利用した配線が必要であることが知られている。
本研究では、Si基板に作製したTSV構造に対して、配線用の金属の成膜方法を検討する事を目的としている。
まずはSiで作製したトレンチ構造に対して、ALDにてTiNを成膜し、その特性を評価するところから、実用化に向けての課題を検討する。
実験 / Experimental
幅5μm、深さ85μmのトレンチ構造をもつSiウエハを用意する。
原子層堆積装置を用いて、TiNを成膜した。
成膜条件については以下の通りである。
【成膜条件】
成膜温度： 350℃
ガス種：NH3
出力：600W
サイクル数：400
膜厚：52.8nm(In situエリプソにて測定)
その後、シート抵抗値を４端子測定法にて測定。サンプルを劈開して、SEMにて観察を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
4端子プローブ抵抗測定装置で、成膜した基板表面にて、TiNのシート抵抗を測定した結果を表1に示す。
また、SEMにてトレンチ構造の断面を観察した。図１〜３は、その時の観察結果である。
トレンチ表層部で膜厚が63.5nm、底面では59.5nmと比較的均一に成膜されていることを確認した。
TiNの性質は、成膜方法や膜厚、結晶構造、温度などに依存する。今回測定したTiNのシート抵抗が100Ω以下であり、導電膜として問題のない成膜がされていることが確認できた。
TSVとして使用するためにはTSV側面の抵抗が問題となるが、SEM観察の結果、トレンチ内部でも成膜が確認できているため。導電性は問題がないと考えられる。
超伝導導電膜としては転移温度も重要となるため、結晶構造の確認も必要となる、今後はX線回折での結晶構造特定など、引き続き量子デバイス応用に向けて必要な評価を行っていく。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
表1 抵抗率測定結果
図1 5um幅トレンチ
図2 基板表面膜厚
図3 トレンチ底膜厚
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
技術代行でALDでの成膜作業を行っていただいた、産業技術総合研究所の山崎将嗣氏に感謝の意を表します。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件