気相成長法(CVD法)の概要

※本資料は個人の学習用として制作されたものであって、内容の信憑性については保証しません。


■ CVDのメカニズム

1)基板表面への反応ガスの拡散
2)反応ガスの基板表面への吸着
3)基板表面での化学反応
4)副生成ガスの表面からの離脱・拡散退去


■ CVD(用語)

・ソースガス:膜にしたい元素を含む気化させた化合物
・キャリアガス:水素、窒素、Arなど。ソースガスと混ぜて、基板表面に送り込む。


■ 成膜反応の例

・Si薄膜のための熱分解:SiH4→(700〜1100℃)Si+2H2
・Si薄膜のための還元:SiCl4+2H2→(〜1200℃)Si+4HCl
・SiO2薄膜のための酸化:SiH4+O2→(〜400℃)SiO2+2H2


■ 熱CVD

活性化エネルギーとして熱を用いる方式
1)表面反応なので、カバレージが良く、小さくて深い孔の中にも良く付く
2)高温で作るので付着強度が高く、延展性にも優れ、歪みの少ないまくが作れる。
3)膜の成長速度が速い。
4)多成分ガスを用いて、合金膜や多成分の膜が作れる。
5)TiC、BNなどの対磨耗性、耐食性に優れた超鋼質膜を作りやすい


■ プラズマCVD

気体を放電してプラズマ化し、低温で薄膜可能にしたもの。


■ シリコン成膜

方式 反応ガス 反応温度℃ 反応圧力Pa 成長速度(mm/min)
α-Si プラズマCVD SiH4 200−300 100 50−200
Poly−Si 熱CVD SiH4 600 100 8
Mono−Si 熱CVD SiH4 1250 100−5 1000−4000

※液晶ディスプレイ用のαーSiは低水素αーSiが必要(高精細化のため)
  ガスをWフィラメント(触媒作用あり)で分解させる方法が良く取られる。


■ 金属のCVD
タングステン:WF6というソースガスを用いて行われる。
アルミニウム:有機化合物(i−C4H9)3Alなどから作られる。しかし、絶縁物上での単結晶化が未完成のため、実用化にはいたっていない。
銅:有機化合物をソースとする。研究が進んでいる。



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