【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.12】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24AT0145

利用課題名 / Title

Investigation of microstructure, composition and passivation performance of silicon nitride, silicon oxide, and titanium nitride  thin films

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

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

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）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（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

ナノカーボン/ Nano carbon,CVD,高品質プロセス材料/技術/ High quality process materials/technique,ナノチューブ/ Nanotube,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,膜加工・エッチング/ Film processing/etching

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)

陳 国海

所属名 / Affiliation

国立研究開発法人 産業技術総合研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

藤井健志,椎名理恵,原匡宏,杉本喜正,菅谷和秀,高橋恵,千葉佐智子,日置清美,山田真保

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

川又 彰夫

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-019：多目的エッチング装置(ICP-RIE)
AT-030：プラズマCVD薄膜堆積装置
AT-082：化合物半導体エッチング装置（ICP-RIE）

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

カーボンナノチューブを用いたメモリデバイス（CRAM）の研究を行っている。本デバイスを作製するためには100 nm程度の下部電極を形成する必要があり、本研究ではエッチバックにて加工を行っている。具体的には図1の様にHSQを100nmの電極ピラー上にTEOS-SiO₂を形成し、その上にHSQをスピンコートすることで平坦な表面を形成する。その表面をドライエッチングでピラーの頭が露出するまで行っている。このエッチバックではTEOS-SiO₂とHSQのエッチングレートの選択比が小さいことが必要であり、今回、HSQのエッチングレートの低速化を目的にHSQの加熱処理の効果の検討を実施した。

実験 / Experimental

SiO₂/Si基板上にスピンコートにてHSQを形成した。80℃にて溶媒を蒸発させた後、N₂雰囲気中にて400、500、600℃まで昇温を行い、30 min保持することで加熱処理を行った。加熱処理したHSQ膜をICP-RIE（AT-019）にてCF4/Ar=80/20 sccm、ガス圧：1 Pa、アンテナ/バイアス：100 W/75 Wの条件でエッチングを行い、エッチングレートを見積った。また、FT-IR（保有装置）によりHSQの化学状態評価を実施した。さらに、実際のエッチバック加工として下部電極をICP-RIE（AT-082）を用いCl2にてエッチングすることでピラー形状を作製し、TEOS-CVD（AT-030）を用いてSiO2で埋め込みを行った後HSQによるエッチバックを実施した。

結果と考察 / Results and Discussion

図2(a)に示すようにHSQのエッチングレートは温度を上げることにより低下する傾向を示した。また、IRスペクトルより（図2(b)）、高温になるにつれHSQを構成する構造の1130 cm^-1のO-Si-O籠型構造伸縮モードからSiO₂の伸縮モードである1070 cm^-1 のO-Si-Oネットワーク構造伸縮モードへの変化が見られ、結晶構造がSiO₂に近づいていることが分かった。以上より、HSQの加熱により、SiO₂への結晶構造変化が促進され、その結果、エッチングレートが低減したと考えられる。また、400℃で加熱したHSQによるエッチバックにより、下部電極が露出したピラーの頭が露出する形状を形成できることを確認した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1．エッチバックの概要

図2．加熱処理後のHSQの(a)エッチングレート、(b)IRスペクトル

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

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.

1. 藤井　健志，藤井　香里，陳　国海，山田　健郎,”ナノサイズ電極形成に向けたHSQエッチバックプロセス のエッチングレート制御”，第72回応用物理学会春季学術講演会（東京理科大学）令和7年3月14日

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