化学気相成長

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運転中のプラズマCVD(PECVD)装置内部の例

化学気相成長(かがくきそうせいちょう)、化学気相蒸着(かがくきそうじょうちゃく)または化学蒸着CVD: chemical vapor deposition)は、さまざまな物質の薄膜を形成する蒸着法のひとつで、石英などで出来た反応管内で加熱した基板物質上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、基板表面あるいは気相での化学反応により膜を堆積する方法である。常圧(大気圧)や加圧した状態での運転が可能な他、化学反応を活性化させる目的で、反応管内を減圧しプラズマなどを発生させる場合もある。切削工具の表面処理や半導体素子の製造工程において一般的に使用される。

特徴[編集]

  • 真空を必要としないため、製膜速度や処理面積に比して装置規模が大きくなりにくいメリットがある。
  • 製膜速度が速く、処理面積も大きくできる。このため大量生産に向く。
  • PVDMBEなどの真空蒸着と比較すると、凹凸のある表面でも満遍なく製膜できる。
  • 基板表面と供給する気相の化学種を選ぶことで、基板表面の特定の部位にだけ選択的に成長することが可能である。

分類[編集]

熱CVD装置(ホットウォール型、バッチ式)の構成図
プラズマCVD装置の構成図

供給する化学種や求める特性などによって、様々なバリエーションが存在する[1]。最も基本的なのは、化学反応の制御に熱を用いる熱CVDである。

  • 熱CVD - 熱による分解反応や化学反応を利用する方式。
    • 触媒化学気相成長法(Cat-CVD) - 高温のフィラメントを用いて原料ガスを分解させる方式。ホットワイヤー型CVD(HWCVD)とも呼ばれる[2]
  • 光CVD
  • プラズマCVD - プラズマを用いて原料ガスの原子や分子を励起・反応させる方式。
  • エピタキシャルCVD
  • アトミックレイヤーCVD
  • 有機金属気相成長法(MOCVD) - 原料に有機金属を用いるもの。

脚注[編集]

  1. ^ 図解・薄膜技術、真下正夫、畑朋延、小島勇夫、培風館、1999年、ISBN 4-563-03541-6
  2. ^ Schropp, R.E.I.; B. Stannowski, A.M. Brockhoff, P.A.T.T. van Veenendaal and J.K. Rath. “Hot wire CVD of heterogeneous and polycrystalline silicon semiconducting thin films for application in thin film transistors and solar cells” (PDF). Materials Physics and Mechanics. pp. 73–82. http://www.ipme.ru/e-journals/MPM/no_2100/schropp/schropp.pdf 

関連項目[編集]