半導体プロセスおよび装置：薄膜堆積プロセスおよび装置

薄膜堆積とは、基板上にナノスケールの膜の層を堆積し、エッチングや研磨などのプロセスを繰り返して、多数の導電層または絶縁層を積層し、各層に設計されたラインパターンを形成することです。このようにして、半導体部品と回路が複雑な構造のチップに統合されます。

薄膜堆積は主に 3 つのカテゴリに分けられます。

◈ 化学蒸着法 (CVD) ◈ 化学蒸着法 (CVD)

◈ 物理蒸着法（PVD） ◈ 物理蒸着法

◈ ALD（原子層堆積） ALD（原子層堆積）

以下では、これら3つのカテゴリから薄膜堆積技術について詳しく説明します。

化学蒸着（CVD）プロセス

化学蒸着法（CVD）は、気体化合物の熱分解や反応によって基板表面に薄膜を形成します。CVD法で製造できる薄膜層材料には、炭化物、窒化物、ホウ化物、酸化物、硫化物、セレン化物、テルル化物、およびいくつかの金属化合物、合金などがあります。

物理蒸着（PVD）プロセス

真空条件下で、物理的方法を使用して、材料源（固体または液体）の表面材料を気体原子、分子に蒸発させるか、部分的にイオンに電離させ、低圧ガス（またはプラズマ）プロセスを通じて、特殊な機能を持つフィルムを基板の表面に堆積する技術。物理蒸着法は、金属膜、合金膜を堆積できるだけでなく、化合物、セラミック、半導体、ポリマー膜なども堆積できます。

物理蒸着にもさまざまなプロセスがあります。

◈薄膜真空コーティング

◈スパッタコーティング PVD-スパッタリング

◈ イオンコーティング

原子層堆積（ALD）プロセス

原子層堆積法（ALD）は、化学気相成長法（CVD）に基づく高精度の薄膜堆積技術であり、化学気相に基づいて単一の原子膜の形で基板表面に材料を層ごとに堆積します。

従来の CVD とは異なり、ALD の堆積プロセスでは、反応前駆体が交互に堆積され、新しい原子膜の化学反応が前の層と直接関係するため、各反応で 1 層の原子のみが堆積されます。

反応ごとに原子層が 1 層だけ堆積され、自己制限成長の特性を持つため、膜は基板上にピンホールなしでコンフォーマルに堆積されます。そのため、堆積サイクルの数を制御することで、膜厚を正確に制御できます。

ALD は、金属、酸化物、炭素（窒素、硫黄、シリコン）化合物、さまざまな半導体材料、超伝導材料などの材料を堆積できます。集積回路の集積度がますます高くなり、サイズがますます小さくなり、高誘電率（高 k）ゲート媒体が徐々に従来のシリコン酸化物ゲートに取って代わり、アスペクト比がますます大きくなり、堆積技術のステップカバレッジ能力に対する要件が高くなるため、ALD は上記の要件を満たすことができる新しい堆積プロセスとしてますます使用されています。

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