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原子スケールプラズマプロセス開発

  • 未来社会創造機構

教授 堀 勝[ほり まさる]

http://www.nuee.nagoya-u.ac.jp/labs/horilab/

シーズの概要

【目的】
原子数十個程度の構造体を有する半導体デバイスであるナノエレクトロニクスが社会を大きく変革する可能性を秘めている。この半導体デバイス作製のためにプラズマプロセスを用いた原子一層分のみの薄膜形成および構造作製技術(ALD、ALE)を確立し、超微細演算素子や量子効果を利用した次世代ナノエレクトロニクスデバイスの実現に大きく寄与する。

【概要】
1.原子一層分の薄膜堆積
2.原子一層分の堆積膜除去
3.原子スケールでの構造形状制御
半導体デバイス製造プロセス装置メーカとの共同研究をすすめており、上記の項目のプロセスを開発している。

この研究の新規性・独創性

これまでの半導体デバイス製造プラズマプロセスは処理時間により薄膜堆積厚さや加工膜厚を処理時間により制御していることに加え、原子スケール構造体へのダメージ形成がナノエレクトロニクス実現を困難にしている。本研究は、処理時間に依存せず、ダメージフリーのプロセスを開発している。

産学連携を目指した応用研究

【地域経済への波及効果】
種々の分野で薄膜形成や微細加工技術が利用されている。さらに、ALD(原子層堆積)やALE(原子層エッチング)技術は、ナノエレクトロニクスの将来性を大きく決定づけるものであり世界的に注目されている。また、ALD、ALEは種々の産業の根幹を担うエレクトロデバイスに広く応用できるため、その波及効果は大きいと考えられる。

【実用化への見通し】
半導体デバイス製造プロセスメーカとの共同研究を長年つづけており、実用化に資する知見は集積されている。また、共同研究先のニーズに合わせた数多くのプロセスを構築しており、幅広い分野への技術応用が期待できる。

一言アピール

原子スケールでの薄膜形成や構造体作製技術は、原子、分子、電子が個々に存在するプラズマでしか実現できないといっても過言ではない。今後の情報社会の発展やエネルギー問題を解決しうるナノエレクトロニクスデバイスの実現には原子スケールプラズマプロセスは必要不可欠な技術である。

キーワード

プラズマ、原子スケール、ALD、ALE、ナノエレクトロニクス、量子

保有技術

  • プラズマ診断技術
  • 材料分析技術(化学結合、組成、欠陥、温度)
  • 形状観察技術
  • プラズマ生成・制御
  • 種々のプラズマプロセス技術(堆積、エッチング、改質)

主な機器

  • 各種エッチング装置(高周波、マイクロ波、大気圧)
  • 各種CVD装置(高周波、マイクロ波、大気圧)
  • ALD装置
  • ALE装置
  • 各種スパッタ装置
  • 各種大気圧プラズマ装置
  • 液中プラズマ装置
  • 超臨界装置
  • X線光電子分光装置
  • 電子スピン共鳴装置
  • 走査型電子顕微鏡
  • 走査型トンネル顕微鏡
  • 原子間力顕微鏡
  • 分光光度計
  • 分光エリプソメトリー
  • 真空紫外吸収分光装置
  • 各種分光装置
  • 四重極質量分析装置
  • レーザ加工装置
  • レーザ描画装置
  • 各種レーザ

主な論文

  • "Chemical reactions during plasma-enhanced atomic layer deposition of SiO2 films employing aminosilane and O2/Ar plasma at 50°C", Y. Lu, A. Kobayashi, H. Kondo, K. Ishikawa, M. Sekine, and M. Hori, Jpn. J. Appl. Phys. 53, pp.010305:1-4 ((1) (2014)