半導体のスパッタリングについて解説します！
今回は、「半導体のスパッタリング法（装置）の原理」について解説していきます。
半導体のスパッタリングについて全く知らない方、異分野から半導体製造工程に関わることになった方など、初心者向けの記事になります。
・スパッタリングの意味を知りたい。
・半導体の製造工程に関わることになった
・スパッタリングについて調べたけど、イマイチ分からない
目次
半導体のスパッタリング法（装置）の原理とは？
スパッタリングとは？
半導体のスパッタリングとは、ウェハ表面に膜を付ける「成膜」の一種です。
まずは、真空容器の中にウェハを入れます。
真空容器の中に、アルゴンなどの他の物質と反応を起こしにくいガス（不活性ガス）を入れます。
不活性ガスに高電圧を掛けてプラズマ化し、アルゴンイオンなどを、ターゲットと呼ばれる円盤にぶつけます。
イオンがぶつかった反動で、ターゲットの材料となっている原子が飛び出し、ウェハに付着することで成膜されます。
ちなみに、スパッタリングのスパッタ（sputter）とは、「叩く」「弾き出す」のような意味があり、イオンがターゲットに当たる場面を表しています。
マグネトロンスパッタリング
ターゲットの裏側に磁石を設置し、スパッタリングの効率を高める方法を、マグネトロンスパッタリングと呼びます。
ターゲットの裏側に磁石を設置すると、ターゲットの周りに磁場が発生します。
磁場は電子を捕らえるため、磁場の中の電子濃度が高まります。
電子がアルゴンなどの不活性ガスに衝突し、そこで発生したアルゴンイオンなどがターゲットにぶつかって成膜されるので、ターゲット付近の電子濃度が高いと、スパッタリングの効率は高まるのです。
現在では、スパッタリングの効率を高めるために、ほとんどの場合マグネットを設置しています。
反応性スパッタリング法
反応性スパッタリングとは、化合物薄膜を生成する技術です。
ターゲットをスパッタ（叩く）する不活性ガスとは別に、酸素や窒素などのガスを導入し、ターゲット元素の酸化物や窒化物などの化合物薄膜を成膜します。
反応性スパッタリングは、化合物のターゲットを使用する場合よりも、薄膜の組成にズレが発生しにくく、高速の成膜が可能です。
膜の均一性を上げる方法
スパッタリングは、ターゲットの原子を飛ばして成膜するため、膜の均一性はそれほど高くありません。
以下、膜の均一性を高める2つの方法を紹介します。
コリメーター法
コリメーター法とは、コリメーター（格子）を設置して、ターゲットから真っ直ぐに飛び出した原子のみを堆積させる方法です。
ターゲットから斜めに飛び出した原子は格子に堆積するため、ターゲットから真っ直ぐに飛び出した原子のみを、ウェハ上に堆積させることができます。
コリメーター法では、膜の均一性を高めることが出来ますが、格子に原子が堆積するため、定期的なメンテナンスが必要になります。
LTS法
LTS法とは、ターゲットとウェハの距離を物理的に長くする方法で、ターゲットから真っ直ぐに飛び出た原子を堆積させることが出来ます。
ターゲットからウェハまでの距離が長いので、ターゲットから斜めに飛び出した原子は、ウェハに届くまでに側壁に当たります。
ターゲットとウェハの距離を確保するために、装置が大型化するデメリットがあります。
以上、半導体のスパッタリング法（装置）の原理についての説明でした。
ハナハナが参考にしている半導体関連本
 |
最後まで読んで頂き、ありがとうございました。
☆この記事が参考になった方は、以下のブログランキングバナーをクリックして頂けると嬉しいです☆⬇︎
コメント