半導体用語集
スパッタリング
英語表記：sputtering
運動エネルギーを持った原子あるいはイオンが固体に衝突すると、 飛び込んだ原子あるいはイオンが固体表面に侵入し、固体原子と連鎖的に衝突して固体原子を弾き出す。この現象をスパッタリングという。物理的成膜法 (PVD) の代表的な技術で、正と負のニつの電極を有する真空容器の中に不活性ガスを低圧力で導入し、電極に直流または交流電界を印加すると、グロー放電プラズマが発生し、イオン化した不活性ガスの正イオンは陰極に向う電界で加速されてターゲットと呼ばれる陰極面を衝撃する。1個の粒子がターゲットを衝撃して飛び出す原子の統計的確率(スパッタ率)はターゲット物質と衝撃粒子の種類およびエネルギーで決まる。ターゲットから飛び出したスパッタ原子は面蒸発源からの蒸発とみなせるので、蒸発面に対する法線からqだけ傾いた方向に向う分子束はcos qに比例し、F = (wA/p)cos q と表わすことができる。ここで、wとAはそれぞれ蒸発速度と蒸発面の面積を表わす。スパッタされた物質は平均自由行程より遠くにある陽極側に置かれた基板に到達するが、途中ガス分子に散乱されるため段差における到達分子の分布が均一化され、段差の膜厚分布均一性が蒸着の場合より向上する。この散乱を利用して酸素や窒素などの反応性ガスを真空容器中に導入するとスパッタ原子を酸化あるいは窒化させ、酸化膜、あるいは窒化膜を形成することができる。これを反応性スパッタリングという。スパッタリングにはAlやCuなどの比較的融点の低い金属をスパッタした後、真空中で450℃程度で高温熱処理すると流動化しリフローによる埋め込みが可能になる。これをリフロースパッタという。同様にスパッタ中に450℃以上の高温にすることで埋め込みが可能となる。これを高温スパッタと呼ぶ。
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