【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 / AIST

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

AT-025：スパッタ成膜装置(芝浦）

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