GLOSSARY

セルキャパシタとは

Cell Capacitor
最終更新:2026-05-17製造プロセス成膜装置

定義・解説

セルキャパシタ(Cell Capacitor)は、DRAMメモリセルの基本構成要素の一つで、情報(0または1)を電荷として蓄積するコンデンサ構造です。DRAMの1セルは1つのアクセストランジスタ(1T)と1つのキャパシタ(1C)から構成される1T1C構造です。キャパシタが十分な電荷量(容量:fF単位)を保持できることが、データ保持特性(リフレッシュ間隔)とS/N比を決定します。

DRAMの微細化が進むにつれ、セルキャパシタの面積が縮小し、必要な電荷量(最低20fF以上)を維持することが技術的課題となっています。対策として①キャパシタの3次元化(スタック型:ハイアスペクト比の筒状構造を積み上げる、またはトレンチ型:シリコン基板内に深い溝を掘る)、②誘電体材料の高誘電率化(SiO2→HfO2・ZrO2・SrTiO3など高k材料)、③電極面積の増大(ルテニウム電極のテクスチャリング)が行われています。

スタック型キャパシタ(Stacked Capacitor)では、アスペクト比が50:1を超えるシリンダー(筒)状のキャパシタが主流です。シリンダー内外の表面積で容量を稼ぐため、高さが増大するほど製造難度が上がります。倒壊(Bridging/Leaning)リスクがあり、構造サポート技術(Supportネット構造)が必要です。エッチングのアスペクト比要求がDRAM量産装置の最難関の一つです。

キャパシタ誘電体材料として、ZrO2(酸化ジルコニウム)・HfO2(酸化ハフニウム)・ZrAlO・TiO2などのHigh-k材料がALDで成膜されます。誘電体の等価酸化膜厚(EOT:Equivalent Oxide Thickness)を薄くしながら物理膜厚を維持することで、リーク電流を抑えつつ容量を増大させます。ルテニウム(Ru)電極との組み合わせでZrO2の高誘電率相(tetragonal相)を安定化させる手法が主流です。

セルキャパシタ製造の主要装置として、高アスペクト比トレンチエッチャー(Lam Research:Kiyo)、ALD成膜装置(ASM International:PEARL、Applied Materials:Centura)、CMP装置(Applied Materials:Reflexion)が重要です。セルキャパシタ技術はSamsung・SK Hynix・Micronの競争力の核心であり、各社の詳細な製造プロセスは非公開の場合が多いです。

設備の製造メーカー

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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ASMインターナショナルオランダ

ALD(原子層堆積)装置とエピタキシャル成長装置のグローバルリーダー。次世代ロジック・メモリプロセスに不可欠な…

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Applied Materials米国

世界最大の半導体製造装置サプライヤー。成膜、除去、改質、分析の包括的な製品ポートフォリオで、ウェーハ製造の全工…

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デバイスの製造メーカー

Samsung Electronics(サムスン電子)韓国

世界最大のメモリメーカーであり、先端ロジックファウンドリでもあるIDM。DRAM・NANDフラッシュで市場をリ…

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SK hynix(SKハイニックス)韓国

世界第2位のDRAMメーカー、第3位のNANDフラッシュメーカー。AI/HPC向けHBM(高帯域メモリ)で業界…

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Micron Technology(マイクロン)米国

米国最大のメモリメーカー。DRAM、NANDフラッシュの両方を製造し、データセンター、自動車、産業用途に強み。

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成膜装置

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