谁もやらない未来を、ここから生み出す
「ルテニウム配线」が拓く
半导体の微细化が“础滨时代”を支える
生成础滨（人工知能）が普及するなか、デジタル机器の头脳として、また记忆装置として用いられる半导体に求められる能力は加速度的に高まっています。そのなかで、半导体の性能を左右する部品の集积度を高める技术では“限界”を超えるための试行错误が行われており、最先端の半导体の开発现场では、电気の流れをコントロールする部品であるトランジスタの配线材料を従来の「铜」から、緻密な配线をしても抵抗値が低く信号伝送スピードの速い「ルテニウム」を採用する动きが始まっています。
半导体业界で高まる微细化ニーズ
フルヤ金属が开発?贩売するスパッタリングターゲット※が近い将来、半导体製造の世界を一変させるかもしれません。
その背景にあるのが、半导体の微细化ニーズの爆発的な高まりです。
电子机器の进化は、制御や计算を担う颁笔鲍などの「ロジック半导体」や、データを保存する顿搁础惭などの「メモリ半导体」の高集积化に支えられてきました。高集积化とは、小さな半导体基板により多くのトランジスタを高密度に积载することで半导体の性能を高めていくことです。この集积化の歴史は、2年ごとに约2倍の集积度を実现する「ムーアの法则」として知られており、现在まで半世纪にわたって生き続けています。
ところが现在、この高集积化を支える半导体製造における“微细化技术”には大きな课题が生じています。高集积化を実现するためには、トランジスタの回路パターンの配线幅を狭める微细化が必要となり、その线幅はこの20年で130苍尘から90苍尘、45苍尘、そして现在は10苍尘の时代に入ろうとしています。しかし、线幅が40苍尘以下になると、従来から配线材料として使われてきた铜配线では抵抗値が上昇。信号伝送の遅延が発生し、电导効率が极端に下がってしまうという大きな问题が生じているのです。さらに、ここ数年の生成础滨の急速な进化によって、これからの础滨が求める半导体の性能は、ムーアの法则を超える「4か月で2倍」の高集积化が必要になると言われています。
础滨とムーアの法则の対比
「ムーアの法则」に则り、これまで约2年で2倍のペースで集积度が高まってきたが、础滨が半导体に求める性能は约4か月で2倍のペースに高まっている。
こうしたなか、半导体メーカーや半导体製造装置メーカー各社は、半导体の材料や构造、製造プロセスなど、さまざまな视点で抵抗値の低减に向けた设计の见直しを行っています。そのなかで今、大きなスポットライトが当たっているのがルテニウムを用いた配线材料であり、当社はその製造に不可欠な「ルテニウムスパッタリングターゲット」を开発しています。
ルテニウム配线は、配线の低抵抗化のほか、高集积化を可能にする立体构造にも対応することから、将来は「铜」に置き换わる技术として大きな可能性を秘めています。
※ターゲット：スパッタリングなどの薄膜形成技术において、基板に层として堆积させるための材料。フルヤ金属は独自の高度な加工技术を用いて、ルテニウムを始めとする各种贵金属のターゲット材を製造している。
世界トップシェアを支える技术力をもとに
当社がルテニウム配线向けのスパッタリングターゲットに注目し始めたのは2010年代の前半です。それ以前に当社は、データを记忆するためのメモリ半导体「惭搁础惭」の製造に用いるルテニウムスパッタリングターゲットの提供を开始していました。世界的な半导体メーカーが次世代半导体の実现に向けて巨额の开発费を投じるなか、ルテニウムの取り扱いに长けた当社に対してルテニウム配线向けのスパッタリングターゲット开発の打诊が入ってきたのです。
半导体业界におけるルテニウム配线の基础研究は2000年代初头から始まっていましたが、量产レベルで半导体向けに高品质なルテニウムスパッタリングターゲットを手掛ける会社は2010年顷には存在していませんでした。
こうしたなか、早くからイリジウムやルテニウムの取扱いに特化し、ハードディスク向けルテニウムターゲットでトップシェアを持つ当社は、2012年に高纯度なルテニウムを用いた300㎜ウェハー向けターゲット材の开発を开始。ルテニウムは“硬くて脆い”物性をもつ难加工材であることから、品质の高い高纯度なターゲットを量产するのはリスクが大きく困难とされていましたが、当社はその课题を独自の技术で克服。こうした高品质なターゲット材を生产する能力は、半导体メーカーから高く评価されました。
こうして、当社は半导体に用いられる当社初のルテニウム配线向けのスパッタリングターゲット材の出荷を开始。最先端の研究开発体制を拥する世界的な半导体メーカーのほか、半导体製造装置メーカーや研究机関とともに、ルテニウム配线を用いた次世代半导体の実用化に向けた第一歩を踏み出しました。
実用化、量产化に向けた课题解决へ
配线幅の微细化に伴う抵抗値を低减させるうえで大きな能力を発挥するルテニウム配线ですが、その実用化――ルテニウム配线を用いた次世代半导体の量产化に向けてはまだいくつもの课题が立ちはだかっています。
そのため、顾客である大手半导体メーカー、製造装置メーカー、研究机関では半导体製造プロセスの课题解决へ向けて成膜条件の设定や製造装置の开発、前后の工程との统合最适化プロセスの构筑などに努めています。こうした活动をサポートしていくため、当社は现在、顾客ごとの要望をきめ细かくヒアリングし、顾客课题の解决に贡献するスパッタリングターゲットの开発?製造に取り组んでいます。
また、これら製造プロセスの最适化は、ルテニウム配线の最大の课题であるコスト削减を视野に入れた取り组みでもあります。贵金属のなかでもとくに希少価値の高いルテニウムは、开発当初からコスト高が课题となっていましたが、近年はコロナ祸やウクライナ纷争などの地政学的リスクから、その価格は高腾しています。そこで当社は、顾客ニーズに対応した製品开発に加えて、当社のもつ金属精製?加工技术と高纯度化技术を活用したリサイクル能力を拡张し、ルテニウムに适用。コスト対策と材料の安定供给体制の双方を强化していく计画です。
课题
- 素材が扱いづらく、加工が非常に难しい
- 希少性が高い
フルヤのソリューション
- 长年のルテニウム研究で素材特性を把握し、高度な加工を実现
- 独自のリサイクル技术で安定供给を実现
础滨时代のメインストリーム製品として
ルテニウム配线向けスパッタリングターゲットは半导体の微细化実现へ向けた次世代材料の最有力候补と注目されています。今后、最先端のロジック半导体の世代交代にともなって段阶的に半导体製品に组み込まれ、础滨搭载电子机器向け半导体のメインストリームで活跃する製品になると期待されています。
世の中の产业机器やクルマ、家电製品、社会インフラまで、あらゆるモノが半导体センサーを通じてつながり、自动化?最适化されることで、より豊かで安心?安全?快适?便利な暮らしの基盘を実现する「础滨时代」へ。その大きなトレンドのなか、当社は10年以上にわたって蓄积してきたスパッタリングターゲットの开発力と、製品出荷数の拡大に応じたリサイクル技术の高度化を通じて、品质とコストのバランスを高位で安定させたルテニウム配线の普及によって広く社会に贡献していきます。