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半導体用語集

成膜技術

英語表記：thin film deposition

　集積回路プロセスにおいて、成膜技術という時は一般に薄膜堆積技術と同義語である。集積回路プロセスで利用される薄膜の厚さとしては、ナノメートルオーダから数ミクロンのものである。堆積される膜の種類は、酸化膜、窒化膜などの絶縁物、エピタキシャルSi膜、多結晶Si膜などの半導体、AlやWなどの金属である。
　薄膜堆積技術としては、大きく物理的方法と化学的方法に分類することができる（図1参照）。物理的方法のうち、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法と呼ばれる方法は、真空に排気された容器内にウェハを置き、容器内に置かれた蒸発源あるいはターゲットから飛行してくる原子をウェハ上に堆積させる方法である。一般に、PVD（Physical Vapor Deposition）と呼ばれる。真空蒸着法は、原料を加熱することで蒸発させる方法である。加熱方法には、抵抗加熱法や電子ビーム加熱などの方法がある。簡便な方法であり1970年代にはAl金属配線プロセスに利用されたが、組成制御性に劣ることや点蒸発源であるため大面積ウェハ上への堆積が困難なこともあって、現在はあまり利用されていない。スパッタリング法は、イオン照射によるターゲット材から飛び出す原子を基板上へ堆積させる方法で、集積回路プロセスにおいて、金属膜堆積に広く利用されている。イオンプレーティング法は、何らかの方法で蒸発した原子をイオン化し、ウェハに向けて加速して堆積させる方法であるが、現在の集積回路プロセスではあまり利用されていない。物理的堆積法には、イオンビーム堆積法などがある。
　塗布法はここでは物理的方法に分類したが、堆積させたい物質を溶媒に溶かし、これを高速回転したウェハ上に塗布し、その後加熱して溶媒を蒸発。硬化させて所望の薄膜を堆積させる方法である。リソグラフィ工程のレジス卜膜の堆積に広く利用されている方法である。層間絶縁膜の平坦化に利用されるSOG（Spin On Glass）はこの方法で形成される。
　化学的方法は、化学気相成長法とめっき法に分類される。なお、「めっき」は正しくはひらがなで書くとされているが、最近では「メッキ」とカタカナで書くこともある。化学気相成長（Chemical Vapor Deposition）は、堆積させたい物質から構成される原料をガス上にして、ウェハの置かれた反応容器に輸送し、気相並びにウェハ表面での化学反応を利用して、所望の薄膜をウェハ上に堆積させる方法である。微細孔への薄膜堆積を考えた時、一般にPVD法は真空中の原子の直線運動が基本となっているため微細孔の側面、底面の膜厚がどうしても薄くなってしまうが、表面反応を主体としたブランケットCVD法においては微細孔の側面でも底面でも一定の膜厚で堆積させることができる特徴がある。また選択堆積を利用すると微細孔の底面から成長させることによって埋め込むことができる特徴がある。めっき法は、還元反応を利用して基体上に所望の金属薄膜を堆積させる方法である。電子工業分野では、プリント基板やコネクタなどの金属被膜に広く利用されていたが、近年LSIにおけるCu配線を形成する時の方法としてにわかに注目されている。LSIプロセスの分類において、溶液を利用しないドライプロセス化がこれまで開発されてきたが、このような背景にあって、めっき法は溶液を利用しておりウェットプロセスに分類されるものである。

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