プラズマの特性と半導体製造への応用 ~成膜とエッチング入門~
■本講座の注目ポイント
★半導体デバイスを作製する上で必須のツールであるプラズマの基礎、物理的な考え方、特徴を解説します。前半では薄膜堆積やドライエッチングに用いられるプラズマ(非平衡プラズマと呼ばれる)の特徴や生成機構について、後半ではそれらを踏まえ、プラズマCVDやドライエッチングの原理、装置の構造、処理条件の最適化法などについて解説します。
■本テキストの主題および状況
★半導体デバイスを作製する上で必須のツールであるプラズマの基礎、物理的な考え方、特徴を解説します。前半では薄膜堆積やドライエッチングに用いられるプラズマ(非平衡プラズマと呼ばれる)の特徴や生成機構について、後半ではそれらを踏まえ、プラズマCVDやドライエッチングの原理、装置の構造、処理条件の最適化法などについて解説します。
■注目ポイント
★プラズマの基礎について学習、習得できる!
★プラズマCVDの特徴と原理(アモルファスSi薄膜を中心に)等について学習、習得できる!
★プラズマエッチングの特徴と原理(等方性、異方性)等について学習、習得できる!
執筆者
【講師】
東京電機大学大学院 非常勤講師 市川 幸美 氏
目次
【主旨】
プラズマはLSIをはじめとした半導体デバイスを作製する上で、必須のツールになっています。しかし、半導体プロセスに用いられるプラズマの原理や基礎について系統的に学ぶ機会は少ないと思います。現在の応用だけでなく、今後道具としてさらにプラズマを利用していくためには、その物理的な考え方、特徴の基礎を理解することが不可欠になります。そこで、本テキストでは、まず前半で薄膜堆積やドライエッチングに用いられるプラズマ(非平衡プラズマと呼ばれる)の特徴や生成機構について解説します。後半ではそれらを踏まえ、プラズマCVDやドライエッチングの原理、装置の構造、処理条件の最適化法などについて説明します。
【プログラム】
1.プラズマの基礎
1-1. プラズマ中の衝突現象とその定量的な取り扱い
1-2. 衝突反応の種類と反応速度定数の考え方
1-3. Boltzmann方程式
1-4. Boltzmann方程式から得られるプラズマの基礎方程式(拡散方程式、連続の式など)
1-5. プラズマの生成(直流放電プラズマ)
1-6. プラズマの生成(容量性結合RF放電プラズマ)
1-7. プラズマの生成(誘導性結合RF放電プラズマ)
1-8. プラズマの生成(大気圧低温プラズマ)
2.プラズマCVD
2-1. プラズマCVDの特徴と原理(アモルファスSi薄膜を中心に)
2-2. 代表的なプラズマCVD装置
2-3. 製膜パラメータの考え方
2-4. アモルファスSi堆積条件と高品質化
3.プラズマエッチング
3-1. プラズマエッチングの特徴と原理(等方性、異方性)
3-2. 代表的なエッチング装置
3-3. エッチングダメージ
3-4. 終点検出の原理
【キーワード】
プラズマ、半導体、プラズマCVD、薄膜堆積、ドライエッチング
【最大のPRポイント】
本テキストでは半導体プロセスに用いられる、いわゆる非平衡プラズマの特性を理解していただくため、これまでプラズマそのものにあまり馴染みのない技術者の方々を対象に、その原理を基礎から解説します。本テキストをご覧いただくことで、半導体製造におけるプラズマプロセスにおいて、プラズマの中で何が起こっているのかを理解できるようになります。
【習得できる知識】
・半導体プロセスに用いられるプラズマの原理と特徴
・成膜に用いられるプラズマCVDの原理や基本的な装置構造
・ドライエッチングの原理や基本的な装置構造