スパッタリング(Sputtering)は、物理気相成長(PVD)の代表的手法の一つです。真空チャンバー内でアルゴン(Ar)などの不活性ガスをプラズマ化し、生成されたイオンをターゲット材料(金属や化合物)に高エネルギーで衝突させます。衝突によって弾き飛ばされた原子・分子がウェハ表面に付着し、薄膜を形成します。
主なスパッタリング方式には、直流電源を使うDCスパッタ(導電性ターゲット向け)、高周波電源を使うRFスパッタ(絶縁性ターゲット向け)、ターゲット背面に磁石を置いてプラズマ密度を高めるマグネトロンスパッタがあります。マグネトロン方式は成膜速度が高く現在の半導体製造での主流です。
代表的な用途は、配線金属(アルミニウム、銅シード層)、バリアメタル(チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル)、コンタクト材料(タングステンの密着層)などの形成です。特にダマシン銅配線プロセスでは、TaN/Taバリアとその上の銅シード層のスパッタが不可欠な工程となっています。
CVD(化学気相成長)と比べて低温(室温〜300℃程度)で成膜でき、膜の純度が高く付着力が強いという利点があります。一方、深いアスペクト比のホールや溝内部への被覆性(ステップカバレッジ)はCVDやALDより劣るため、微細化が進むにつれALDへの置き換えが進む用途もあります。
先端ノードでは、イオナイズドPVD(i-PVD)や高パワーインパルスマグネトロンスパッタリング(HiPIMS)などの高指向性スパッタ技術が採用され、深いビア内への成膜性能を向上させています。主要装置メーカーはApplied Materials(Endura系)、Canon Anelva(旧アルバック)などです。