シリーズ「東芝メモリを買ってほしいところ、買ってほしくないところ」

2017年4月14日

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湯之上隆 (ゆのがみ・たかし)

微細加工研究所所長

1961年生まれ。静岡県出身。京都大学大学院(修士課程原子核工学専攻)を修了後、日立製作所に入社。以後16年にわたり、中央研究所、半導体事業部、デバイス開発センタ、エルピーダメモリ(出向)、半導体先端テクノロジーズ(出向)にて、半導体の微細加工技術開発に従事。2000年に京都大学より工学博士授与。現在、半導体産業と電機産業のコンサルタントおよびジャーナリスト。微細加工研究所所長。著書に『日本型モノづくりの敗北 零戦・半導体・テレビ』(文春新書)など。

東芝の迷走の始まり

 半導体史上もっとも困難な深孔加工を強いられる3次元NANDの製造であるが、この深孔加工を巡って東芝は迷走に次ぐ迷走を重ねた。

 当初、東芝の積層膜は、シリコン酸化膜(SiO2)/多結晶シリコン(PolySi)/シリコン酸化膜(SiO2)/多結晶シリコン(PolySi)/…という構造だった。これを「OPOP構造」と呼んだ。この構造で、深孔加工を行おうとしたが、孔は開かなかった。というのは、絶縁膜のSiO2と導電膜のPolySiでは、ドライエッチング条件がまったく違うからである。通常は、絶縁膜(SiO2)用と、導電膜(PolySi)用に、専用のドライエッチング装置を使ってまったく異なる条件で加工している。それを一括して孔を開けようというのは、土台無理な話だったわけだ。

 そこで東芝は、サムスン電子が採用していたシリコン酸化膜(SiO2)/シリコン窒化膜(SiN)/シリコン酸化膜(SiO2)/シリコン窒化膜(SiN)/…という構造を模倣した(要するにパクった)。これを「SNSN構造」という。シリコン窒化膜(SiN)は、シリコン酸化膜(SiO2)と同じ絶縁膜に分類されるので、この構造なら同じ装置での一括加工が可能になる。

 実は、サムスン電子がNANDにいち早く採用した「SNSN構造」も、サムスン電子が開発したものではなく、米スパンションのNORフラッシュという半導体メモリの構造を模倣した(要するにパクった)ものである。また東芝の技術者曰く、「湯之上の言うことは正確ではない。東芝は、サムスン電子をパクったSK Hynixをパクったのだ」。半導体業界というのは、このようにパクり合戦を行っているのだが、この辺りの経緯は、第4回のコラムで詳述する。

まだまだ続くよ迷走は

 東芝は、3次元NANDの構造で迷走したが、装置選定でも迷走した。ドライエッチング装置メーカーには、米ラムリサーチ、米アプライドマテリアルズ、東京エレクトロン、日立ハイテクノロジーズの4社がある。この中で、3次元NANDの深孔加工は、ラムリサーチがほぼ独占している。

 ところが、東芝は東京エレクトロンとのつながりが非常に深い。そこで、まず、東京エレクトロンと深孔加工用のドライエッチング装置を共同開発した。しかし、その装置では深孔は開かなかった(正確に言うと、ウエハ数枚くらいは加工できるかもしれないが、連続着工性に問題があり、量産装置には適用できなかった)。

 そこで、東芝のドライエッチング部隊は、ラムリサーチとアプライドの装置を評価し、ラムリサーチを選定して購入することにした。

 ところが、資材課が購入したのは、技術部隊が選定したラムリサーチ製ではなく、選定しなかったはずのアプライド製だった! なぜこんな不思議なことが起きたのか?

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