低温プロセス
200～400°Cの成膜は温度に敏感な基板を保護し、金属を劣化させることなくメタライゼーション後に膜を追加できます。
プロセス · 薄膜成膜
PECVD — プラズマCVD
100～300mmウェーハ上にSiO₂、Si₃N₄、SiON、アモルファスシリコンを低温プラズマCVDで成膜し、屈折率と膜応力を調整可能です。
200–400°C 成膜温度
SiO₂ · SiNx · SiON · a-Si 膜材料
Tunable n & stress 屈折率と応力
100mm–300mm ウェーハサイズ
概要
プラズマCVD（PECVD）は、通常13.56MHzのRFプラズマを用いてチャンバー内でシラン（SiH₄）、亜酸化窒素（N₂O）、アンモニア（NH₃）などの前駆体ガスを活性化・分解します。生じた活性ラジカルが加熱されたウェーハ表面で反応して薄膜を形成するため、熱CVDよりはるかに低い温度で成膜できます。
プラズマが活性化エネルギーを供給するため、PECVD膜はLPCVDの典型的な600～900°Cではなく200～400°Cで成膜されます。これにより温度に敏感な基板やメタライゼーション済みのウェーハにもパッシベーション・誘電体成膜が可能になり、ガス比とRFパワーを調整することで屈折率と膜応力を制御できます。
PECVDを選ぶ理由
屈折率・応力の調整
SiH₄/NH₃比とRFパワーを調整することでSiNxの屈折率（約1.85～2.10）を制御し、応力を圧縮から引張まで変化させられます。光学膜や反り制御に有用です。
良好なステップカバレッジ
プラズマ支援成膜は段差やトレンチ、中程度のアスペクト比構造をPVDよりもコンフォーマルに覆うため、パッシベーションやTSV/TGV絶縁に適しています。
高スループット
熱LPCVDより高い成膜速度により、パッシベーションや層間絶縁膜工程を量産規模でも経済的に保てます。
成膜可能な膜材料
PECVDは、ガス化学とプラズマ条件によって組成・屈折率・応力を調整する一連の誘電体・半導体膜に用いられます。
| Film | Composition | Refractive index | Typical use |
|---|---|---|---|
| Silicon dioxide | SiO₂ | ≈ 1.46 | Interlayer dielectric, passivation, TSV/TGV isolation liner |
| Silicon nitride | Si₃N₄ / SiNx | 1.85–2.10 (tunable) | Passivation, moisture barrier, anti-reflective coating |
| Silicon oxynitride | SiON | tunable (SiO₂↔Si₃N₄) | Anti-reflective coating, graded-index layers |
| Amorphous silicon | a-Si:H | — | MEMS sacrificial layer, thin-film devices |
| Silicon carbide / DLC | SiC / DLC | — | Hard protective coatings |
プロセス能力
| パラメータ | 仕様 |
|---|---|
| Deposition temperature | 200–400°C |
| Film thickness | 50nm–10μm |
| Refractive index (SiNx) | 1.85–2.10 (tunable) |
| Film stress | Compressive to tensile (tunable) |
| Uniformity | < 3% (1σ) |
| RF frequency | 13.56 MHz (HF), optional LF mixing |
| Step coverage | Conformal on moderate aspect-ratio features |
| Substrates | 100mm–300mm wafers, fragments |
代表的な用途
パッシベーション・保護
PECVD Si₃N₄は防湿およびイオン移動バリアを形成し、素子を環境や可動イオン汚染から保護します。
層間絶縁膜
低温SiO₂は金属スタックの熱予算を超えることなく、配線層間に電気的絶縁を提供します。
反射防止膜
屈折率を調整したSiON・Si₃N₄層が基板反射と定在波を低減し、リソグラフィの線幅制御を向上させます。
MEMS犠牲層・構造層
アモルファスシリコンと低応力窒化膜は、MEMSのリリースおよびカンチレバープロセスにおいて犠牲層・構造膜として機能します。
TSV / TGV側壁絶縁
コンフォーマルなPECVD SiO₂が、バリア・銅メタライゼーションの前にTSV・TGVの側壁を絶縁します。
光学コーティング・DBR
SiO₂とSi₃N₄の4分の1波長層を交互に積層し、屈折率差を制御した分布ブラッグ反射鏡などの光学多層膜を構築します。
GINECHIPのPECVD能力
GINECHIPはPECVDを統合成膜フローの一部として運用し、成膜した膜が前後のリソグラフィ、エッチング、平坦化、接合工程と互換を保つようにします。複数ベンダーに分けることなく、1つのプロセスループで設計・成膜・検証を行います。
膜材料
SiO₂、SiNx（Si₃N₄）、SiON、水素化a-Si、さらに硬質保護膜としてSiCやDLCにも対応します。
屈折率・応力制御
ガス比とデュアル周波数RFによりSiNxの屈折率と応力を調整し、分光エリプソメトリーとウェーハ反り測定でモニターウェーハ上に検証します。
計測と品質
各ロットにエリプソメトリー、反射測定、膜応力・均一性測定を適用し、ISO 9001:2015およびSEMI標準に準拠します。
統合とスケール
単一ウェーハのエンジニアリングランからパイロット生産まで、フラグメントおよび100～300mmウェーハに対応し、プロセスフロー全体を1つの適合証明書でカバーします。