薄膜を作るには

CVDとは

CVDとは化学的な成膜方式で、大気圧〜中真空(100〜10-1Pa)の状態において、ガス状の気体原料を送り込み、熱、プラズマ、光などのエネルギーを与えて化学反応を励起・促進して薄膜や微粒子を合成し、基材・基板の表面に吸着・堆積させる方法です。

CVDプロセスの反応素過程

1.ガス状で原料を送り込む
2.化学反応(エネルギー付与)
3.薄膜や粉体を形成

CVDプロセスの素過程

1.気層拡散による物質輸送
2.境界層中での気層化学反応
3.成長表面への吸着反応
4.基板表面での吸着反応
5.成長ステップに向かう表面拡散
6.結晶格子への取り込み反応
7.反応生成物の脱離反応
8.境界層中への気層拡散CVDプロセスの反応素過程

CVDプロセス素過程図

CVDの分類

CVDの振り分け図

CVDの特長

◇高真空を必要としないため、大がかりな真空装置が不要。
◇装置規模に対して、成膜速度や処理面積が有利でメリットがある。
◇成膜速度が速く、処理面積が大きい。大量生産に向く。
◇成形体の内外面や細部へも、成膜の均一性がある。
◇生成膜の組成や厚みを、精度よく調節できる。

CVD成膜の用途

◇半導体の絶縁膜・保護膜(酸化シリコン,窒化シリコン,etc.)
◇切削工具の刃先部やギアの接触部(窒化炭素,窒化チタン,etc.)

CVDの種類と特徴

◆熱CVD
[特徴]
◇比較的大量のガスを流しながら薄膜の生成を行う
◇均一性の良い膜厚分布
◇ステップカバレッジが良好
◇比較的に装置が単純
◇高温を必要とする
◇高温で反応しないガスは使用できない

熱CVD

◆プラズマCVD
[特徴]
◇低温の成膜で基板ダメージの減少
◇ステップカバレッジに優れる
◇大面積の成膜が可能
◇プラズマによるダメージは問題
◇薄膜に残留応力の問題

プラズマCVD

◆ECRプラズマCVD
[特徴]
◇低温の成膜
◇高品質の成膜が可能
◇高密度のプラズマにより反応性大
◇大面積化が困難
◇装置が高価
◇メンテナンス、調整に問題
ECRプラズマCVD

◆光CVD
[特徴]
◇低温のプロセス
◇イオン発生がなく基板のダメージ小
◇波長の選択で特定のガスのみを励起可能
◇光のみではエネルギーが弱い
◇長時間の成膜では汚染により光量が低下する(安定性に問題)

光CVD


◆MO CVD(Metalorganic Chemical Vapor Deposition)
[特徴]
◇原料として容易に熱分解する有機金属化合物を使用
◇大面積・均一成膜が可能
◇単一原子層の厚み制御が可能
◇原料ガスに毒性の強いものが多い

MO CVD