あらゆる電子機器において重要な役割を果たす半導体は、いくつかの種類に分けられます。電子機器の頭脳として計算や判断、制御といった複雑な処理を行う「ロジック半導体」、情報を記憶する「メモリ半導体」、高電圧・大電流を扱える「パワー半導体」などがあります。こうした半導体の性能向上を支えているのが、内部に張り巡らされた「配線」です。

ロジック半導体の配線材料として現在主流なのは、高い導電性を持つ「銅」です。しかし、電子機器の小型化や処理能力の高度化により、半導体の高密度化および微細化が進むにつれて、銅配線は電気抵抗の増加や断線といった課題が顕在化してきました。

そこで、より高性能かつ低消費電力の半導体を実現するために注目されているのが、小型化しても導電効率が落ちず、高耐久性を備えた「Ru^※配線」です。

Ru配線は、配線材料（Ru化合物）を半導体基板の上に数ナノメートルの薄い膜を形成することで作られます（成膜）。現状のRu配線の成膜方法は酸素やオゾンなどの酸化性ガスを用いるのが一般的ですが、この方法は基板内部が酸化するため導電性の低下に影響します。

今回の研究ではこの問題を回避するため、酸化性ガスを使わず、水素やアンモニアなどの還元性ガスで成膜可能なRu化合物の開発に挑戦しました。還元性ガスを用いた成膜では、反応性を高めようとするとRu化合物の熱安定性が損なわれ、取り扱いが困難になります。そのため、材料としての安定性と成膜のしやすさを両立させることが大変でした。仮説検証、化合物作成、成膜実験、成膜評価を繰り返すトライ＆エラーを重ね、MIセンターと連携しながら解析を進めた結果、還元性ガスでも成膜できるRu化合物を実現しました。

これにより、半導体基板を酸化させることなく成膜できるため、多様な基板にRuの薄膜を形成することが可能となります。