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SEMICON Japan 2018 特集
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» 2018年11月06日 11時30分 公開

湯之上隆のナノフォーカス(5) ドライエッチング技術のイノベーション史(5):最先端のドライエッチング技術−マルチ・パターニングとHARC− (1/5)

今回は、最先端のドライエッチング技術として、マルチ・パターニングとHARC(High Aspect Ratio Contact)について解説する。

[湯之上隆(微細加工研究所), 有門経敏(Tech Trend Analysis),EE Times Japan]

微細化をけん引するドライエッチング技術

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 日電バリアンが世界で初めて発明し、IBMがRIE(リアクティブ・イオン・エッチング)と名付けて普及させたドライエッチング技術は、日米の総力を結集してチャージングダメージの壁を乗り越え、ひたすら微細化の道をまい進してきた。

 ドライエッチング技術で異方性加工を行う前には、リソグラフィ技術により、レジストパターンを形成する。現在、最先端の露光装置として使われている波長193nmのArF液浸装置では、解像限界が38nmである。ところが、昨今は、マルチ・パターニングと呼ばれる技術により、その解像限界を超えて、10〜7nmのパターンが実現しており、5nm以降も加工可能といわれている(図1)。

図1:微細化のトレンドと露光装置の解像限界(クリックで拡大)

 また、DRAMのキャパシター用や3次元NANDのメモリホール用に、ドライエッチング技術で、非常に深い孔を加工している。孔の直径と深さの比をアスペクト比(Aspect Ratio、AR比)という。また、非常にAR比の大きな孔を高アスペクト比コンタクト(High Aspect Ratio Contact、HARC)と呼ぶ。

 2017年11月に開催されたドライエッチング技術の国際学会Dry Process Symposium(DPS)で、サムスン電子は、HARCのAR比について、2013年以降のDRAMは45であり、3次元化したNANDは2017年時点で65が実現しており、今年2018年は70を超え、2020年には100を目指すと発表した(図2)。

図2:DRAMと3次元NANDの深孔(HARC)のAR比(クリックで拡大) 出典:S-I Cho, et al.(Samsung Electronics), Dry Process Symposium 2017の発表を基に筆者作成

 本稿では、ドライエッチングの最先端技術として、マルチ・パターニングとHARCを取り上げる。

  • 解像度38nmのレジストパターンから、どのようにして10〜7nmを加工しているのか?
  • 波長13.5nmのEUV露光装置はマルチ・パターニングに取って代わるのか?
  • AR比70以上のHARCを、どのように形成しているのか?
  • HARC加工のキーパラメータは何か?

 以上について詳述する。

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