【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.04.23】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22WS0004

利用課題名 / Title

成膜装置による膜特性の差異確認

利用した実施機関 / Support Institute

早稲田大学 / Waseda Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by ARIM members)

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）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

成膜, 光学特性, 絶縁破壊強度,スパッタリング/Sputtering,赤外・可視・紫外分光/Infrared and UV and visible light spectroscopy,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition,ALD,CVD

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)

星野 勝美

所属名 / Affiliation

早稲田大学　ナノテクノロジー研究センター

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

野崎義人,佐々木敏夫

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

星野勝美

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

WS-001：イオンビームスパッタ装置
WS-003：電子ビーム蒸着装置
WS-004：原子層堆積装置
WS-023：高性能半導体デバイス アナライザ＋プローバ
WS-026：高性能分光エリプソメータ

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

早稲田大学ナノテクノロジー研究センターに設置してある成膜設備間の膜特性の違いを明確にする目的で、今回は絶縁膜の光学特性および絶縁強度の測定を行った。

実験 / Experimental

電子ビーム蒸着装置、イオンビームスパッタ装置、プラズマCVD装置、原子層堆積(ALD)装置を使用し、各装置でSiO2あるいはAl2O3の絶縁膜を成形した。成膜条件は、各装置の標準条件とした。膜厚は、主に設定値で20nm,30nmの２種類とした。光学特性は、高性能分光エリプソメータを用い、測定結果から波長633nmにおける屈折率n、および消衰係数kをフィッティングにより導出した。絶縁耐圧強度は、高性能半導体デバイス アナライザを用いて電流-電圧曲線を測定し、素子が破壊した電圧を耐圧強度とした。

結果と考察 / Results and Discussion

Fig.1に屈折率および消衰係数の結果を示す。イオンビームスパッタ装置で成膜したSiO2膜は、電子ビーム蒸着装置、プラズマCVD装置で成膜した膜と比較して、屈折率が高く、消衰係数もゼロにならなかった。また、イオンビームスパッタ装置で成膜したAl2O3膜の消衰係数もゼロにはならず、イオンビームスパッタ装置で成形した絶縁膜が他の装置で成膜した膜と異なる特徴を持つことが分かった。原因として、イオンビームスパッタ装置特有の膜質のため、もしくは装置構成上不純物が混入している可能性がある。
Table 1に各装置で成膜した絶縁膜の絶縁耐圧強度を示す。SiO2膜、Al2O3膜ともに、化学的成膜法であるプラズマCVD装置、ALD装置の場合に絶縁耐圧強度が高くなった。CVD装置、ALD装置ともにSiO2膜、Al2O3膜成膜専用装置であり、不純物が混入しにくいこと、あるいは、高い温度で成形するため、良好な膜質になっていることなどが原因として考えられる。今後は、膜分析を進めることで、原因を明確にしていきたい。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1 屈折率と消衰係数

Table 1 各種　絶縁耐圧強度

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