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今さら聞けない「薄膜形成技術」種類と選び方

ホワイトペーパー

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
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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 Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 2
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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) Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 3
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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 Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 4
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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 Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 5
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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 Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 6
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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 Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 7
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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 Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 8
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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 Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 9
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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 Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 10
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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 Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 11
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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 Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 12
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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) Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 13
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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 Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 14 エッチングレート[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 Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 15 ・
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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 Panasonic Production Engineering Co., Ltd. 16