【半導体】アプライド マテリアルズ、3Dチップスケーリングの進展をもたらす成膜装置および選択エッチング装置を発表
アプライド マテリアルズは2026年6月15日（米国現地時間）、最先端半導体製造の新たな課題であるより深く狭い3D構造の精密加工を実現する、2つの新しい半導体製造装置を発表した。新しい成膜装置とエッチング装置は、ロジックおよびメモリチップ製造におけるスケーリング拡張を支え、次世代AIチップの高性能化、エネルギー効率の向上、ならびに製造歩留まり改善に貢献する。
AIコンピューティングの急拡大を背景に、業界ではgate-all-around（GAA)トランジスタや高多層3D NANDを含む先進3Dデバイス アーキテクチャへの移行が加速しつつある。こうした垂直構造では形状がより深くかつ狭小化するにつれて、従来の成膜・エッチングプロセスでは最上部から最下部まで均一に材料を配分することが難しくなり、電気的特性の低下や歩留まり悪化につながるばらつきが生じる可能性がある。
この課題に対応するため、アプライド マテリアルズはCentrisTM SpectralTM SiN ALD※とProducerTM SelectraTM Mo Etchを発表した。半導体メーカーはこれらの装置により、高アスペクト比構造における絶縁膜成膜とメタル除去の両方を高精度に制御することが可能になる。その結果、先端ノードにおいてより均一なマテリアル エンジニアリングが可能となり、各種のロジックおよびメモリアプリケーションにおいて3Dスケーリングを継続しつつ、デバイス性能の改善、プロセス制御の高度化、製造性の改善に貢献する。
アプライド マテリアルズのセミコンダクタ プロダクトグループ プレジデント、プラブー・ラジャ氏は次のように述べている。
「業界がAIコンピューティングの限界に挑む中、最大の成長機会はマテリアル エンジニアリングから生まれることが多くなっています。トランジスタ構造からメモリスタックに至るまで、半導体メーカーはきわめて複雑な各種3Dアーキテクチャにおいて、正確な材料成膜や選択的な材料除去を行う新たな方法を求めています。当社は最新の成膜装置と選択エッチング装置を通じて、他にない差別化された機能を提供し、お客さまが重要なスケーリング課題を克服するとともに、ロジックとメモリの次なるイノベーションの波を加速できるよう支援します」
複雑な3D構造への均一な成膜を実現するCentris Spectral SiN ALD
窒化ケイ素（SiN）は、表面パッシベーション、絶縁分離、パターニングスペーサ形成など、半導体製造のさまざまなプロセスに用いられる基礎的な材料。SiN膜は、隣接する微細形状を保護するため低温で成膜する必要があるとともに、後工程での過酷な処理にも耐えるよう高い化学的安定性も求められる。
従来のプラズマ成膜では、先進3Dチップアーキテクチャの高アスペクト比構造を均一に処理できず、SiN膜の品質が低下する。この問題を解決するため、Centris Spectral SiN ALDは画期的な高密度マイクロ波プラズマ技術を利用することで、高アスペクト比の微細構造内部に高品質のSiN膜を成膜する。これにより、従来手法で課題だったプラズマ密度とイオン損傷のトレードオフが解消される。この装置は、複雑な3D構造に対しても高密度で均一なSiN膜を低温で生成することが可能。
同装置は幅広いアプリケーションに適用可能で、DRAM、ロジックいずれのデバイスでも更なるスケーリングを可能にする。たとえばGAAトランジスタの場合、この装置を利用してトランジスタコンタクトに高品質ライナーを形成することで重要なインターフェースの抵抗および寄生容量を低減し、デバイス性能が高速化する。
Centris Spectral SiN ALDは、アプライド マテリアルズの新しいSpectral ALDプラットフォームに基づく最新装置。Spectral ALDプラットフォームは、最新鋭のクアッドリアクタ設計によるALDツールのシリーズで、高精度な前駆体供給が可能なほか、各種プラズマおよび熱処理機能を備え、時間分割型ALDおよび空間分割型ALDプロセスの両方に対応した専用ハードウェアにより、先端AIチップを支える各種先進的薄膜の生成を可能にする。
Spectral SiN ALDは複数の大手チップメーカーに採用されている。
装置の機能を紹介するアニメーションはこちらから。
選択的メタル除去で3D NANDのスケーリングを可能にするProducer Selectra Mo Etch
3D NANDの積層数が増えるにつれ、新たなメタルインテグレーションステップが必要となり、従来のパターニング手法は限界に近づいている。モリブデン（Mo）などの低抵抗金属がワード線のメタライゼーションに採用されつつあるが、短絡（ショート）を防止し不要なキャパシタンスを抑えるには、個々のワード線を精密に分離する必要がある。これまでワード線分離にはウェットエッチングが用いられてきたが、今日の3Dスタックは高層化しているため、液相プロセスでは、高アスペクト比構造の最深部まで十分に到達することが困難であり、その結果、エッチングプロファイルは上部に偏った（トップヘビーな）プロファイルとなり、デバイスの性能、歩留まり、スケーラビリティに制約が生じる。
Producer Selectra Mo Etchは、金属をきわめて選択的に除去する新機能を備え、スタック全体にわたって精密かつ均一なワード線分離を可能にする。高精度なプロセス制御と先進的なガス供給を採用することで、ウェットエッチングの制約を克服し、高アスペクト比の深い構造においても上から下まで均一でタイトなプロファイル精度を実現する。
同装置は3D NANDスタックのセル間ばらつきを低減させることで、電流リークを抑え、データ保持性を改善する。Selectra Mo Etchはすでに量産工程で検証済みで、選択メタルエッチングの新たなベンチマークを確立しており、従来のウェットエッチングから次世代3D NANDへの移行と継続的なスケーリングを可能にする。この装置はSelectraポートフォリオのアプリケーションを絶縁膜とシリコンから先端メタルインテグレーションにまで拡張し、NAND、DRAM、ファンドリー／ロジックにわたって新たな機会を広げる。
2026 VLSIシンポジウムで新装置を紹介
アプライド マテリアルズは、AIを活用した半導体イノベーションの未来を議論する2026 IEEE Symposium on VLSI Technology & Circuitsの場で、これらの革新的技術を紹介する。会議期間中の6月16日、アプライドはパネルディスカッションを開催し、AI駆動コンピューティングの次なる波を実現する上で、システムアーキテクチャ、ロジックおよびメモリ技術、先進パッケージング、製造がどのように進化し協調最適化すべきかを検討する。
※ALD
Atomic Layer Deposition（原子層堆積法）
