【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.31】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22AT0361
利用課題名 / Title
反応性スパッタによる 窒化シリコン膜の形成
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
反応性スパッタ,窒化シリコン膜,光機能素子
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
近藤 勝利
所属名 / Affiliation
住友大阪セメント株式会社
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
可視光域から赤外まで使用可能な窒化シリコン(SiN)を使用することで、多用途な光機能素子を開発することができる。今回、不純物による光吸収が少ないスパッタにてSiN膜を形成したので報告する。
実験 / Experimental
【利用した主な装置】
・【NPF025】スパッタ成膜装置(芝浦)
【実験方法】
Siターゲットを用い、RF電力を400Wに固定し、Ar、N2導入量と成膜圧力を変えて、SiNの成膜条件を検討した。
スパッタ時の圧力と膜質(密度)の関係は、Thorntonのモデルで知られているため、膜色が透明なAr/N2比にて成膜圧力と屈折率の関係を調べた。その結果を図１に記載する。 SiNの屈折率は2.00であると知られていることから、0.4Pa以上での成膜圧力では、粗な膜質であると想定される。
次に、成膜圧力を0.4Paに固定して、Ar,N2導入量による成膜レートを確認した結果が図２である。 最後に、SiN膜の面内分布を確認した(図３)。 トレイ中心を原点として、外周方向50mmの範囲で5%程度の面内分布が確保できることが確認できた。
結果と考察 / Results and Discussion
緻密なSiN膜を形成するには、低圧力(0.4Pa)で成膜する必要があり、金属-絶縁体モードの遷移は急峻ではなかった。φ100mmのウェハであれば、5%の面内分布が成膜可能であることが判った。緻密なSiN膜を用いることで、空孔や表面荒れによる光散乱が生じ難く、SiO2等との屈折率差が得られ、より高性能な光機能素子の開発が可能になる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１.成膜圧力とSiN膜の屈折率の関係
図２.N2導入量と成膜レートの関係
図３.SiN膜の面内分布
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件