【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.04.25】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22NM0008
利用課題名 / Title
イオン液体／固体界面で起こる電気化学反応を情報処理に利活用するためのデバイス・プロセス開発
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions
キーワード / Keywords
リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition,CVD,ナノエレクトロニクスデバイス,表面・界面・粒界制御
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
島 久
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
松尾拓真,米澤雅陽
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-604：マスクレス露光装置 [DL-1000/NC2P]
NM-605：水蒸気プラズマ洗浄装置 [AQ-500 #1]
NM-633：SiO2プラズマCVD装置 [PD-220NL]
NM-614：CCP-RIE装置 [RIE-200NL]
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
イオン液体を用いた物理リザバーデバイスは、微細加工プロセスにより作製される固体デバイスと液体材料を融合させたデバイスである。その微細加工プロセスは、リソグラフィやドライエッチングなどを組み合わせた複数のプロセスから構成される。これらのプロセスの信頼性を高めるためには、リソグラフィ後にドライエッチングされる領域の基板表面の状態や、ドライエッチング後のレジストマスクの剥離工程の残差の状態に着目し、次の工程への影響を低減させた状態を得る必要があり、例えば、プラズマアッシングによるレジスト残差の除去などを行う。その際に、デバイスに用いる材料によってはアッシング工程の影響を受ける可能性があり、本報告では、水蒸気プラズマを用いたアッシング工程によるTiN薄膜とTa薄膜の抵抗率の変化について調べた。
実験 / Experimental
TiN(20 nm)およびTa(20 nm)の薄膜を、マグネトロンスパッタリングを用いて熱酸化膜付きシリコン基板上に成膜した。成膜条件は、TiNはDC200W、0.075 Pa、Ar/N2=5/1 SCCM、TaはRF50 W、0.5 Pa、Ar=10 SCCMである。基板加熱は行っていない。水蒸気プラズマ洗浄装置を用いて、H2Oによるアッシングの時間を1分、3分、5分と変化させながらアッシングを行った。アッシング条件は、RF250 W、H2O=20 SCCM、7 Paである。アッシング後の薄膜の抵抗率を四端子測定で計測した。
結果と考察 / Results and Discussion
アッシング工程前のそれぞれの薄膜の抵抗率を評価した。TiNは6.92x10-5 Ohm cm、Taは3.3x10-4 Ohm cmであった。TiNでは成膜圧力を低圧力とすることにより、抵抗率を低減することができている。図1は、両薄膜の抵抗率とアッシング時間の関係である。どちらの薄膜の抵抗率も、5分間のH2Oによるアッシング後も抵抗率はほとんど変化しなかった。一般に、TiNは膜中の酸素量が増えると顕著に抵抗率が増大し、また、Taは酸素との親和性が高い材料であり酸化によって抵抗率は大きくなるが、今回の結果から、H2Oによるプラズマアッシングでは酸化の影響をほとんど受けることなくアッシングできると推察される。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1. TiNおよびTa薄膜の抵抗率のアッシングプロセス時間依存性
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- MATSUO Takuma, SHIMA Hisashi, YONEZAWA Masaharu, NAITOH Yasuhisa, AKINAGA Hiroyuki, ITOH Toshiyuki, NOKAMI Toshiki, KOBAYASHI Masakazu, and KINOSHITA Kentaro, " Reduction of Operating Current by Device Size Miniaturization in Physical Reservoir Device Utilizing Electrochemical Reactions in Ionic Liquid", Materials Research Society fall meeting, 2022年12月1日
- M. Yonezawa, H. Shima, T. Matsuo, Y. Naitoh, H. Akinaga, T. Itoh, T. Nokami, M. Kobayashi, and K. Kinoshita, " Operating Power Reduction and Information Processing Performance Improvement in Physical Reservoir Device Using Dehydrated Ionic Liquid", Materials Research Society fall meeting, 2022年12月1日
- 米澤 雅陽、島 久、松尾 拓真、内藤 泰久、秋永 広幸、伊藤 敏幸、野上 敏材、小林 正和、木下 健太郎, "イオン液体供給型物理リザバーデバイスにおけるイオン液体の脱水による省電力性及び学習精度向上",第83回応用物理学会秋季学術講演会 講演番号23p-M206-7, 2022年9月23日
- 米澤雅陽, 島 久, 松尾拓真, 内藤泰久, 秋永広幸, 伊藤敏幸, 野上敏材, 小林正和, 木下健太郎, "イオン液体供給型物理リザバーデバイスにおける学習精度の雰囲気依存性", 電子情報通信学会電子デバイス研究会, 2022年8月18日
- 久保祐樹、松尾拓真、米澤雅陽、島久、内藤泰久、秋永広幸、伊藤敏幸、野上敏材、小林正和、木下健太郎, "イオン液体リザバー素子における動作電力及び学習精度の金属イオン濃度依存性", 第70回応用物理学会春季学術講演会, 2023年3月18日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件