【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.03】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0288
利用課題名 / Title
金属膜のALD製膜
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）-
【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）-
キーワード / Keywords
ALD, Transition metal,ALD,先端半導体（超高集積回路）/ Advanced Semiconductor (Very Large Scale Integration)
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)
筑根 敦弘
所属名 / Affiliation
東京大学大学院工学系研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
田中 潤
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）-
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-103：原子層堆積装置_3付帯ＸＰＳ装置（アルバック・ファイ）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
半導体集積回路は高性能化・低消費電力化のために配線やコンタクトの新規材料が検討されており，Nbは候補の一つである。微細化が進む配線工程にはCVDやALDでの低温製膜が必要であるがNbでは高温での熱CVDしか報告例がない。本実験は，400℃以下のプラズマALDでNb製膜することを目的とする。
実験 / Experimental
・利用装置
【AT-104】原子層堆積装置_4[FlexAL]
【AT-103】原子層堆積装置_3付帯XPS装置
・実験方法
プリカーサ：NbCl5（100℃加熱）
キャリアガス：Ar
反応ガス：H2プラズマ（ICP＋基板バイアス）
製膜温度：100～400℃
サイクル数：100～400サイクル
サンプル：SiO2付きシリコンウェハ
成膜後，XPSでの組成分析およびテスターによる抵抗測定を実施。
結果と考察 / Results and Discussion
製膜温度を振ってALD製膜（100サイクル）を行った後，XPSを取得したところ，図1のように低温ほどNbのピークが強い結果となった。高温ではNbCl5が基板表面に吸着してもすぐに脱離するかプラズマによりエッチングされてしまうと考えられる。また，今回，SiO2付きシリコンチップ片（約20mm□）を8インチウェハ（ベアシリコンウェハ or Ru付きウェハ）上に載せて製膜を行ったが，条件によってはNb膜中にSiやRuが多く混入される結果となった。H2もしくは残留Clによってエッチングされ，再付着したものと思われる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1. XPS-NbスペクトルのALD温度依存性
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
技術代行をご担当いただいた山崎将嗣様はじめ，産業技術総合研究所ナノプロセシング施設の皆様に深く感謝致します。
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.
- 田中 潤，山口 潤，佐藤 登，筑根 敦弘，霜垣 幸浩，“Nb薄膜の低温プラズマ製膜プロセスの検討”，化学工学会第90年会（東京理科大学 葛飾キャンパス），J315，2025年3月14日(金) 口頭発表．
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