GLOSSARY

ALD(原子層堆積)とは

ALD Equipment
最終更新:2026-08-12成膜装置

ALD(原子層堆積)とは?

ALD装置とは、原子層堆積(ALD)を実行する成膜装置です。前駆体ガスと反応剤を交互に供給し、その間にパージを挟むサイクルを繰り返すことで、1サイクルあたり0.05〜0.2nmという原子層単位で膜厚を制御します。高アスペクト比の深孔でも均一な被覆(コンフォーマル性)が得られるため、FinFET・GAAのゲート絶縁膜や3D NANDの成膜に不可欠です。

定義・解説

ALD装置(Atomic Layer Deposition Equipment)は、原子層堆積(ALD)プロセスを実行するための成膜装置です。前駆体ガスと反応剤を交互にチャンバーに供給し、それぞれの間にパージを行うサイクルを繰り返すことで、原子層1層ずつ(0.05〜0.2nm/サイクル)精密に薄膜を形成します。膜厚の原子レベル制御と高アスペクト比構造への完全被覆性(コンフォーマル性)が最大の特徴です。

ALD装置の主要な方式はバッチ式(縦型炉型:複数ウェハを一括処理、スループット重視)と枚葉式(シングルウェハ:均一性・清浄度優先、先端ロジック向け)です。さらに、プラズマを用いてプロセス温度を大幅に下げるPE-ALD(Plasma Enhanced ALD)は、室温〜200℃での低温成膜を可能にし、熱耐性の低い材料が形成された後の工程に適用できます。

主な適用材料と用途:High-k誘電体(HfO₂、ZrO₂)はゲート絶縁膜・DRAMキャパシタ絶縁膜に、TiN・TaN・WNはバリアメタル・ゲート電極に、Al₂O₃は電荷蓄積層・封止膜に、Ruはバリアレス銅配線のシード層候補として研究されています。3D NAND製造ではSiO₂/SiN積層のうちALD成膜が普及し、200層超の積層に対応します。

先端ロジック(3nm以下)のGAA(Gate-All-Around)製造ではALDが核心技術です。Si/SiGe積層からSiGe選択除去で宙吊りになったSiナノシートの全周を、HfO₂(ゲート絶縁膜)とTiN/TiAlC(ゲートメタル)のALD成膜で均一に包み込みます。このInner Spacer形成もALD-SiCNが使われます。

主要ALD装置メーカーはASM International(世界最大シェア、Polygon・Pulsar・Eagle系)が際立つ競争優位を持ち、Lam Research(ALTUS・VECTOR ALD)、Applied Materials(Centura ALD・Producer Nanocure系)、東京エレクトロン(Telindy ALD系)が続きます。ALD装置は先端ノードへの移行とともに最も高成長している装置カテゴリの一つです。

図解

ALD(原子層堆積)の1サイクル模式図。①前駆体Aのパルス供給で表面に化学吸着し飽和すると反応が止まる自己制限性→②不活性ガスのパージで余剰分子を排気→③反応ガスB(H₂O・O₂プラズマ・NH₃等)のパルスで吸着Aと反応し原子層1枚を形成→④パージしてサイクルを反復、の4ステップで膜厚を原子層精度(約0.1nm/サイクル)で制御することを示す。
ALDの1サイクル ─ 前駆体パルス→パージ→反応ガス→パージの4ステップを繰り返し、自己制限反応で原子層を1枚ずつ等角に堆積

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よくある質問(FAQ)

半導体ALDとは何ですか?(ALD 半導体)
ALD(原子層堆積・Atomic Layer Deposition)とは、2種類の前駆体ガスをパルス状に交互に供給し、基板表面での自己制限反応を利用して原子層1枚ずつ薄膜を積み上げる成膜技術です。1サイクルで堆積する膜厚は約0.1〜0.3nmと原子層レベルで、膜厚・組成の精密制御が可能です。
ALDとCVDの違いは何ですか?(ALD CVD 違い)
CVD(化学気相成長)は複数の前駆体ガスを同時に供給して連続的に薄膜を堆積しますが、ALDは前駆体ガスを交互にパルス供給し、各ステップで表面反応が自己制限(飽和)することで原子層単位の制御を実現します。ALDはCVDより成膜レートは遅いものの、段差被覆性(コンフォーマル性)と極薄膜の膜厚均一性が大幅に優れます。高アスペクト比構造や数nm以下の薄膜が必要な先端ノードではALDが選ばれます。
ALD装置とは何ですか?(ALD装置とは)
ALD装置(原子層堆積装置)は、前駆体ガスのパルス供給・パージ・反応ガス供給・パージの4ステップを高速で繰り返す成膜装置です。300mmウェハ対応の枚葉式チャンバーが先端品で主流で、処理温度・前駆体フロー・パージ時間を精密制御します。主要装置メーカーはASM International(Polygon Reactorシリーズ)、Applied Materials(Centura ALD)、Lam Research、東京エレクトロン(TEL)などです。
ALDはFinFET・GAAでなぜ必要ですか?
FinFETやGAAナノシートでは、ゲート長が5nm以下に縮小しゲート絶縁膜(High-k:HfO₂等)に要求される膜厚は1〜2nm程度です。さらにフィン・ナノシートの三次元形状を均一に被覆する等角性が必要で、段差被覆が劣るCVDでは対応困難です。ALDの自己制限反応は三次元形状での均一成膜と原子層精度の膜厚制御を同時に実現するため、先端ロジック・メモリに不可欠な技術となっています。
ALD装置の主要メーカーはどこですか?
ALD装置(原子層堆積装置)の主要メーカーは、ASM International(Polygon・Dragon等)、Applied Materials(Centura ALDシリーズ)、Lam Research、東京エレクトロン(TEL)です。High-k/Metal Gate向けではASM Internationalが高いシェアを持ちます。そのほか、Beneq(バッチALD)、Veeco(MEMSや化合物半導体向け)なども手がけています。

設備の製造メーカー

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Lam Research米国

エッチング装置の世界的リーダー。約39%の市場シェアを持ち、原子層エッチング(ALE)技術で先端3Dチップアー…

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東京エレクトロン(TEL)日本

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Kokusai Electric(国際電気)日本

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ULVAC(アルバック)日本

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ジュソンエンジニアリング(Jusung Engineering)韓国

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