Attention:

Certain features of Sigma-Aldrich.com will be down for maintenance the evening of Friday August 18th starting at 8:00 pm CDT until Saturday August 19th at 12:01 pm CDT.   Please note that you still have telephone and email access to our local offices. We apologize for any inconvenience.

ナノエレクトロニクス材料

物理気相成長

物理気相成長法(PVD)

物理気相成長(または物理蒸着、PVD:Physical Vapor Deposition)は、一般的に数nm~数μmの範囲の薄膜を堆積するのに用いられる手法の一つです1。PVD法は、環境に優しい真空蒸着技術であり、3つの基本となる反応から構成されます(図1)。

  • 気化:固相原料から高温真空またはガスプラズマによって材料を気化
  • 移動:真空中または減圧中の気化ガスが基板表面に移動
  • 堆積:基板上で凝縮することにより薄膜を生成

どのPVD技術においても、これらの基本的な3段階を利用しますが、材料の気化および堆積方法には異なる手段が用いられます。最も一般的なPVDプロセスは、熱蒸着とスパッタリングです。熱蒸着は、真空中で材料を加熱することによって気化させる方法です。スパッタリングは、プラズマを用いる方法で、原料ターゲットに加速したガス状のイオン(通常アルゴン)を照射することで原料ガスを生成します。熱蒸着およびスパッタリングのどちらにおいても、生成したガスは目的の基板上に凝縮過程を経て堆積します2

堆積膜の組成は原材料の化学組成に依存しますが、反応性の堆積プロセスを利用することで組成を変えることも可能です3。たとえば、複数の原材料による共堆積(共蒸着)や、材料ガスが基板へと移動する際の反応性ガス(窒素、酸素、または目的反応物を含む単純な炭化水素)との化学反応、および堆積後の熱処理または機械処理、などがあります。

PVDは、マイクロエレクトロニクスデバイス、相互接続デバイス、一次・二次電池および燃料電池電極、拡散障壁、光学コーティング、導電コーティングおよび表面修飾などの製造を含む多様な用途に用いられています4-6

物理気相成長/PVDプロセス模式図

図1 物理気相成長プロセスの模式図

物理気相成長用材料については左記のページもご参考ください。

References

  1. Powell, C. F.; Oxley, J. H. and Blocher Jr, J. M. Vapor Deposition; Wiley, New York, 1967.
  2. Westwood, W. D. Sputter Deposition; AVS Education Committee book series, v. 2. New York: Education Committee, 2003.
  3. Mattox, D. M. Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing: Film Formation, Adhesion, Surface Preparation and Contamination Control; Noyes Publications, New Jersey,1998.
  4. Geng, H. Semiconductor Manufacturing Handbook; McGraw-Hill: New York, 2004.
  5. Helmersson, U.; Lattemann, M.; Bohlmark, J.; Ehiasarian, A. P.; Gudmundsson, J. T. Thin Solid Films, 2006, 513, 1.
  6. Uhlenbruck, S.; Nedelec, R.; Sebold, D.; Buchkremer, H. P.; Stoever, D. ECS Transactions, 2011, 35, 2275.
Redi-Driのご案内