高密度・低欠陥化を実現した新しいスパッタ薄膜も事例で紹介
薄膜に限らず、お客様の困り事には様々なプロセスを提案します！！
成膜で困ったら、何でもご相談ください。
このカタログについて
| ドキュメント名 | 今さら聞けない「薄膜形成技術」種類と選び方 |
|---|---|
| ドキュメント種別 | ホワイトペーパー |
| ファイルサイズ | 1.9Mb |
| 取り扱い企業 | パナソニックプロダクションエンジニアリング株式会社 (この企業の取り扱いカタログ一覧) |
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このカタログの内容
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今さら聞けない「薄膜形成技術」
種類と選び方
高密度・低欠陥化を実現した新しいスパッタ薄膜も事例で紹介
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成膜技術とは
膜種の分類と成膜技術
厚膜 薄膜
膜厚
1mm 100μm 10μm 1μm 100nm 10nm 1Å
印刷・塗布 ゾル・ゲル ALD
めっき PVD/CVD
液相成⾧ 気相成⾧
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成膜技術とは
真空薄膜形成技術の分類
物理的方法
（PVD） 蒸着(熱，電子ビーム，レーザ)
Physical Vapor
Deposition スパッタリング(DC，RF)
気相成⾧ イオンプレーティング
レーザアブレーション
化学的方法
（CVD） CVD(熱，プラズマ，光)
薄膜形成
Chemical Vapor
Deposition ALD(Atomic Layer Deposition)
液相エピタキシ
液相成⾧ めっき
ゾル・ゲル
塗布 出典:薄膜工学(第3版)
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薄膜形成技術(気相)の紹介：蒸着
成膜フロー 基本構成
① 成膜材料を設置 ヒータ
② 加熱
③ 材料が蒸発 基板
④ 基板に付着
⑤ 成膜完了
着膜のイメージ
蒸着物質
蒸着源
加熱用
フィラメント
真空ポンプ
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蒸着工法の主な特徴
ヒータ
工法 真空蒸着
特徴 得意な膜 高生産な膜
よく使われる膜 有機材料膜 基板
材料の選択性 無
(導体/絶縁体) 融点次第
生産 生産性(レート) 高
カバレッジ性 低
(溝への成膜)
インフラ ガス設備 －
膜質等 膜質制御性 中 蒸着物質
蒸着源
粒子エネルギ 小
基板への熱影響 大 加熱用
フィラメント
膜密度 低
真空ポンプ
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薄膜形成技術(気相)の紹介：スパッタ
成膜フロー 基本構成
① プラズマでAr+が生成 ガス導入バルブ
② ターゲット電極にAr+が衝突 Ar(アルゴン)
③ ターゲット材料が飛び出す 基板電極(+)
④ 基板に付着
基板
⑤ 成膜完了
着膜のイメージ 直流または
ターゲット電極(-) 高周波電源
真空ポンプ
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スパッタ工法の主な特徴
工法 スパッタ
特徴 得意な膜 均一な膜 ガス導入バルブ
Ar(アルゴン)
よく使われる膜 電極膜
材料の選択性 有 基板電極(+)
(導体/絶縁体) DC/RFで選択
生産 生産性(レート) 低 基板
カバレッジ性 中
(溝への成膜)
インフラ ガス設備 － 直流または
ターゲット電極(-) 高周波電源
膜質等 膜質制御性 高
粒子エネルギ 大
基板への熱影響 小 真空ポンプ
膜密度 中
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薄膜形成技術(気相)の紹介：ＣＶＤ
成膜フロー 基本構成
① 原料ガスを導入
② 熱等でガスが分解
③ 化学反応により基板に膜付着
④ 成膜完了 熱・プラズマ・光
化学反応 反応後のガス
原料ガス
着膜のイメージ
ガス導入バルブ 基板
真空ポンプ
2H2+O2 2H2O
Ｈ Ｈ O
Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ
O
O O Ｈ Ｈ
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ＣＶＤ工法の主な特徴
工法 ＣＶＤ(熱)
特徴 得意な膜 ち密な膜
よく使われる膜 保護膜
材料の選択性 有
(導体/絶縁体) 反応式による
生産 生産性(レート) 中
カバレッジ性 高
熱・プラズマ・光
(溝への成膜)
インフラ ガス設備 除害装置が必要 原料ガス 化学反応 反応後のガス
膜質等 膜質制御性 中 バルブ 基板
粒子エネルギ 小
基板への熱影響 大 真空ポンプ
膜密度 高
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工法による比較
工法 真空蒸着 スパッタ ＣＶＤ(熱)
特徴 得意な膜 高生産な膜 均一な膜 ち密な膜
よく使われる膜 有機材料膜 電極膜 保護膜
材料の選択性 無 有 有
(導体/絶縁体) 融点次第 DC/RFで選択 反応式による
生産 生産性(レート) 高 低 中
カバレッジ性 低 中 高
(溝への成膜)
インフラ ガス設備 － － 除害装置が必要
膜質等 膜質制御性 中 高 中
粒子エネルギ 小 大 小
基板への熱影響 大 小 大
膜密度 低 中 高
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高結晶/高密度な膜を作るには？！
従来DCスパッタ MPスパッタ (MPS)
高結晶化・高密度化
Alターゲット Alターゲット
① スパッタ粒子の
高エネルギー化 Nラジカル
N2分子 N原子
(不活性) Al粒子 (活性種)
② 活性種の高密度化
Al粒子 (高エネルギーイオン)
基板 ③ 基板上粒子の 基板
欠陥 マイグレーション促進
各種電子デバイスに適応
• 高結晶/高配向機能膜（AlN膜，etc.）
• 低抵抗金属膜（Al合金膜，Ti膜，Mo膜，etc.）
• 高密度/高耐湿保護膜（SiN膜，SiO2膜，etc.）
独自のプラズマ制御技術により、スパッタ薄膜の特性を向上
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結晶膜はスパッタ工法では作れない?!
高結晶膜(AlN)を
普通なら
成膜したい RFスパッタ 生産性が悪い
非加熱成膜 DCスパッタ
結晶性が悪い
MPスパッタで解決
■結晶性評価(半値幅:FWHM[arcsec])
400 結晶性はRFスパッタを上回る
結晶化せず
200 (測定限界)
AlN膜
0
サファイア基板
DCスパッタ RFスパッタ MPスパッタ
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低抵抗膜はやっぱり加熱が必要?!
低抵抗な電極を デバイス特性上
普通なら
成膜したい 加熱スパッタ 120℃以上
加熱不可
非加熱成膜 通常スパッタ
抵抗率が低い
MPスパッタで解決
■抵抗率評価
120 加熱時とほぼ同等
100
80
60
DCスパッタ MPスパッタ DCスパッタ MPスパッタ
(加熱無し) (加熱無し) (加熱)) ((加熱)
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ち密な膜はCVDでしか作れない?!
ち密な保護膜を
普通なら CVD装置 毒性ガス対応で
成膜したい インフラ投資が高額
安全なガスなら スパッタ装置
保護性能が低い
MPスパッタで解決
■バッファードフッ酸(BHF)による浸食評価
80
BHF 56.1
ほぼ浸食無
40
保護膜 0.8
Si基板 0
欠陥があると浸食が進行 DCスパッタ MPスパッタ
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ｴｯﾁﾝｸﾞﾚｰﾄ[nm/m]
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スパッタリング装置のラインアップ
ロータリ型 S600 量産用途 マルチチャンバ型 S800
多 多
層 種
多
積 様
層 な
プ プ
ロ ロ
セ ターンテーブル型 小型 セ
ス ス
用 用
途 途
研究開発・小規模生産用途
標準プラットフォーム以外にも、RtoRや大版といった個別設計にも対応
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･
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最後に
薄膜に限らず、お客様の困り事には
様々なプロセスを提案します!!
成膜で困ったら、何でもご相談ください
パナソニック プロダクションエンジニアリング株式会社
ppe_contact@ml.jp.panasonic.com
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