最終更新 2026-10-19

セルキャパシタとは

Cell Capacitor
目次6項目
  1. 定義・解説
  2. 図解
  3. 設備の製造メーカー
  4. 関連用語
  5. 比較・違いを学ぶ
  6. 出典・参考資料

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。

図解

DRAMセルキャパシタの容量を保つ工夫(高さ・誘電率・膜厚・電極材料)
高く細い円筒は倒れやすく、支える構造(サポーター)も必要になる。

関連するデータ・ツール

計算・換算ツールALD サイクル数・成膜時間 計算ツール計算・換算ツールALD 段差被覆・露光量 計算ツール

この用語を扱う職種

設計・デバイス開発メモリ設計エンジニア

設備の製造メーカー

デバイスの製造メーカー

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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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比較・違いを学ぶ

出典・参考資料

  1. 立命館大学 藤野毅「LSI概論(11) 大規模記憶回路(メモリ)」(2026/10/10 確認)