CVD解析例

１．Jipelec-type CVD reactorにおけるシランからシリコンへのdepositionの解析例

炉内には3個の加熱コイルによって外部から加熱される石英管が設けられており、それぞれのコイルの発熱量はチューブの中に位置した熱電対によって制御されます。熱電対の測定結果から、熱損失を補うために上部755C、中央770C、下部765Cなる分布を持つものとして設定します。石英チューブ内には71段のシリコン・ウエハー(直径150mm、間隔8mm)がバッチ形式で設置され、3個のクォーツバッフルが、ウエハーから低温の下部フランジへ放熱するのを防ぎます。ウエハーバッチの中心では一定な温度勾配を持っているが、surface to surface輻射モデルにて半透明な輻射率を考慮したシミュレーションにおいて同様な結果が得られた。

Jipelec-type CVD reactorにおけるシランからシリコンへのdepositionの解析例

２．LPCVD（減圧CVD装置）の解析例
大気圧の1/100～1/10000の減圧下で化学気相成膜する方式である。それまでのCVD成膜は大気圧（常圧）下で行われた。減圧することによって反応ガス分子の平均自由行程が長くなり、ウェーハ内、ウェーハ間の膜厚均一性、およびチップ内の段差被覆性が大幅に向上した。
膜質やステップ・カバレッジが良好で大量生産も可能です。例として窒化膜では SiH2Cl2 と NH3 のソースガスを反応させ Si3N4 膜を形成する。

◎解析結果図


速度ベクトル分布図	温度分布図

Si2H６の質量分率分布図	H2の質量分率分布図

３．プラズマCVD解析例
プラズマCVDは、反応炉内に設けた並行平板型の電極に高周波を印加し、膜の主成分となる材料のハロゲン化物からなる原料ガスと必要に応じて水素、窒素等のキャリアガスをプラズマ化して分解させ、電極上に置いた基板に析出して薄膜を形成する成膜技術。
プラズマ発生法は高周波(並行平板型)の他、高周波(誘導結合型)、直流、マイクロ波等があります。プラズマを用いることで300℃の低温でも成膜が可能で基板との反応も防げることから、プラスチックなどの非耐熱基板へも成膜が可能。大面積化も容易で、膜厚の均一な膜を形成できる、などの多くの特徴を持っている。成膜時の圧力は1～数100 Paとプラズマが発生しやすい圧力で行われている。
用途は、太陽電池のシリコン半導体膜のほかに工具や軸受へのDLC膜、など幅広く利用されている。


温度分布図	SiH4の質量分率分布図

電子密度分布図	電子温度分布図

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