【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.25】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NM0088
利用課題名 / Title
SiO2膜の膜質 評価
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）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
PECVD, TEOS,CVD,エレクトロデバイス/ Electronic device,先端半導体（超高集積回路）/ Advanced Semiconductor (Very Large Scale Integration)
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)
小林 明子
所属名 / Affiliation
メルクエレクトロニクス株式会社
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
NM-633：SiO2プラズマCVD装置 [PD-220NL]
NM-605：水蒸気プラズマ洗浄装置 [AQ-500 #1]
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
半導体に使用されるSiO2の膜質の評価の一環として、PECVD法 原料TEOSによるSiO2膜の膜質について、主にカバレッジを調査した。また、インテグレーションを検討し、表面の親水性も調査をすすめた。
使用したPECVD装置では、高周波HF13.56MHzと、低周波LF400kHzの 2周波のプラズマを印加できる。LFを印加することで、厚膜でもクラックを生じずにSiO2を堆積することができる。
今回、主に1um以上の膜厚にて、カバレッジを評価した。
実験 / Experimental
サムコのPECVD装置（NM-633 SiO2プラズマCVD装置 [PD-220NL]）を用いて、原料TEOSにて、SiO2を成膜した。標準条件 温度350℃ 圧力 110Pa、TEOS流量 20sccm
O2 280sccm HF 50W LF 50~250Wとした。膜質として、dHF100:1によるウェットエッチレートを測定した。
膜厚1~2umを評価用のパターンは、開口幅 1.7um 深さ
13umのトレンチである。成膜後に、断面SEMにて、トレンチのTop/Side/Bottomの膜厚を測定した。
また、表面に水蒸気プラズマ洗浄装置( NM-605 [AQ-500 #1])にて、水蒸気プラズマを照射（H2O 20sccm 10Pa RF13.56MHz 250W
1min）して、その濡れ性の変化をみた。3種類の液体の接触角を測定して、表面エネルギーを算出した。
結果と考察 / Results and Discussion
LFパワーとRWER(比ウェットエッチレート 熱酸化膜 RWER=1)の関係をFig. 1に示す。LFが大きいほどRWERが低下した。Fig. 2に、トレンチへ、PECVD-SiO2膜 1.0um成膜した場合の形状を示す。上部には1um成膜されているが、側壁/底部は薄い。LF powerを変化させて上部に1.5um成膜した場合の、上部・側壁・底部の膜厚をFig. 3に示す。LFが高パワーの方で、側壁部が厚く、底部が薄い傾向がみられた。高LFパワーでは、イオンが底部をスパッタリングして側壁に再付着している可能性がある。
Table 1にPECVD-SiO2膜を成膜した後、水蒸気プラズマに曝したもの（plasma treatment）と曝さないもの（AsDepo）を、3種の液体の接触角と、そこから算出した表面エネルギーを示す。プラズマ処理することによって、接触角が小さくなり親水化した。極性が3倍になった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1 比WERのLFパワー依存性
(熱酸化膜 RWER=1)
Fig.2 PECVD SiO2 成膜のトレンチの断面SEM写真
Fig.3 カバレッジのLFパワー依存性
Table 1 プラズマ処理の有無による水の接触角と表面エネルギー
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