【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.09】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NM0034

利用課題名 / Title

有機膜へのPE-CVD法によるSiN成膜

利用した実施機関 / Support Institute

物質・材料研究機構 / NIMS

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）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials

キーワード / Keywords

実装,パッシベーション / passivation, ポリイミド / polyimide,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)

小川 雄史

所属名 / Affiliation

荒川化学工業株式会社

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

宮尾佳明

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

NM-612：SiNプラズマCVD装置 [PD-220NL]

報告書データ / Report

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

SiNは半導体のパッシベーション膜として用いられている。主にシリコン等の無機物上に形成されるが、有機膜上にSiNを成膜できれば絶縁膜に有機物を用いられるようになるなど、設計の自由度が高まる。そこで、高耐熱性を有するポリイミド上へプラズマCVDでSiNが形成可能か検討を行った。

実験 / Experimental

ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸の溶液を、Siウェハ上にスピンコートで硬化後の厚みが10μmになるよう塗布し、窒素雰囲気で400℃で1時間硬化し、ポリイミド膜を作製した。ポリイミド上に下記条件でSiNを成膜を行った。目視にてSiNにクラックが入っているかどうか評価した。クラックが見られないものについては、耐熱試験として350℃3時間加熱を行い、SiN膜にクラックが入るかどうか評価した。
PE-CVD条件　ガス：SN-2(3.5sccm)、N2(600sccm)　温度・時間：300℃10min　RF：180W　膜厚：500nm(Siウェハ上)

結果と考察 / Results and Discussion

結果を表１に記す。線膨張係数の大きいNo.1,2はSiN成膜時点でクラックが見られた。一方で線膨張係数の低いNo.3,4ではクラックが見られなかった。SiNのバルクでの線膨張係数は3ppm/K程度であることから、線膨張係数の大きい1,2ではSiN成膜後の冷却時に応力が発生し、SiNが耐えられずクラックが入ったものと思われる。耐熱試験を行うとNo.3,4共にクラックが発生していた。No.3の方がクラックの数は少なかった。PE-CVD後の高温加熱により未反応部の反応が進行、緻密化することで応力が発生することが知られている。この応力に耐えることができずSiNにクラックが発生したものと思われる。本結果から、低線膨張かつ高弾性な材料がSiN成膜の下地として適しているものと思われる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

表１　ポリイミドへのSiN成膜

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