シリコン蒸着は、シリコンやガラスなどの基板上にシリコンの薄層を塗布するプロセスである。
これは物理的または化学的手法で行われる。
主に使用される技術は、物理的気相成長法（PVD）と化学的気相成長法（CVD）です。
これらの層の厚さは、数ナノメートルから数マイクロメートルに及びます。
シリコン蒸着のプロセスとは？7つの主要ステップ
1.化学気相成長法（CVD）によるシリコン蒸着
CVDは、シリコン層を蒸着するために広く使われている方法です。
これは、シラン（SiH4）の熱分解または熱分解を伴います。
その結果、水素を排ガスとして固体シリコンが基板上に堆積する。
このプロセスは通常、熱壁低圧化学蒸着（LPCVD）炉で行われる。
技術者は、シランの気相分解を抑制するために、シランを水素キャリアガスで希釈することが多い。
これにより、成長膜上にシリコン粒子が落下して膜が粗くなるのを防ぐことができる。
2.ポリシリコンの成膜
ポリシリコンはこの工程で形成される。
ポリシリコンは、同じドーピングレベルの単結晶シリコンよりも抵抗率が高い。
抵抗率が高いのは、ドーパントが粒界に沿って偏析するためである。
これにより、結晶粒内のドーパント原子数が減少する。
粒界に欠陥があると、キャリア移動度も低下する。
粒界には、自由キャリアをトラップするダングリングボンドが多く存在する。
3.窒化ケイ素（SiNH）析出の代替反応
プラズマでは、シラン(SiH4)と窒素(N2)またはアンモニア(NH3)を含む2つの反応を用いて窒化ケイ素を蒸着することができる。
これらの膜は、引張応力は低いが、抵抗率や絶縁耐力などの電気特性は劣る。
4.CVDにおける金属蒸着
CVDは、タングステン、アルミニウム、銅などの金属の蒸着にも使用される。
これらの金属は、半導体デバイスの導電性コンタクトやプラグを形成するために重要です。
例えばタングステンの蒸着は、さまざまな反応によって六フッ化タングステン（WF6）を使って実現できます。
モリブデン、タンタル、チタン、ニッケルなどの他の金属もCVDで成膜される。
シリコンの上に堆積させると、有用なシリサイドを形成することが多い。
5.二酸化ケイ素の蒸着
二酸化ケイ素は、ジクロロシランやシランのようなケイ素前駆体ガスと、酸素や亜酸化窒素のような酸素前駆体を組み合わせて堆積させる。
このプロセスは低圧で行われる。
表面の化学的性質を整え、蒸着層の純度を確保するために非常に重要です。
6.全体的なプロセスと考察
CVDプロセスは、ステンレス鋼を裏打ちした膜上に堆積させた二酸化ケイ素基板から始まる。
このプロセスでは、酸素不純物を除去するために熱脱水が行われる。
表面処理には高温加熱が必要である。
基板の温度制御は蒸着中だけでなく、冷却中も重要である。
冷却には、基板の材質にもよるが、20～30分かかる。
この方法は、再現性が高く、高品質の薄膜が得られることから好まれている。
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