成膜(Deposition)は、半導体製造プロセスにおいて、ウェハ(基板)上に薄膜材料を積層・堆積させる工程の総称です。絶縁膜・導電膜・半導体膜など多様な材料層を形成し、トランジスタ・配線・バリア層・保護膜などのデバイス構造を作り上げる際に用いられます。プロセス全体の中でも成膜は最も頻度の高い工程の一つです。
成膜技術は大きく3種類に分類されます。CVD(化学気相成長)は、原料ガスの化学反応を利用して膜を形成します。段差被覆性に優れ、複雑な3D構造への均一な成膜が可能です。PVD(物理気相成長)は、スパッタリングや蒸着など物理的プロセスを利用し、高純度な金属膜の形成に適しています。ALD(原子層堆積)は、前駆体を交互に供給して1原子層ずつ成膜する究極の制御技術で、ゲート絶縁膜や超薄膜バリアに使われます。
代表的な成膜材料と用途の例として、ポリシリコン(ゲート電極・抵抗)、シリコン酸化膜(絶縁膜・STI充填)、シリコン窒化膜(エッチングストッパー・スペーサー)、High-k誘電体(HfO₂、ゲート絶縁膜)、タングステン(コンタクト充填)、銅(配線)、タンタル/窒化タンタル(銅バリアメタル)などが挙げられます。
成膜工程の品質指標は、膜厚の均一性(ウェハ内・ウェハ間)、ステップカバレッジ(3D構造の被覆率)、膜密度・純度・応力・屈折率などの膜質特性です。これらが最終デバイスの動作特性・信頼性・歩留まりに直接影響します。特に先端ノード(3nm以下)では膜厚公差がÅ(オングストローム)レベルで要求されます。
主要装置メーカーとして、Applied Materials(多分野で世界最大)、Lam Research(CVD・ALD)、東京エレクトロン(CVD・ALD)、ASM International(ALD専業で最大シェア)などがあります。成膜装置は半導体製造装置市場の中で最大のセグメントを占め、先端ノードへの移行とともに技術革新が続いています。