PVDとは？――材料を物理的に飛ばして薄膜を作る

PVDの基本原理、スパッタと真空蒸着の違い、真空・飛翔粒子・膜質・Step Coverageを解説する。

客観的事実この記事のタイプ：事実・解説

公開 2026/9/1 確認 2026/9/1 読了 8分中級執筆: 知識図書館編集部

まず結論

PVD（Physical Vapor Deposition）は、固体材料を蒸発・衝突などの物理的手段で気相へ出し、基板上へ堆積させる成膜技術群です。

代表的なのがVacuum EvaporationとSputteringです。

材料を加熱し、蒸発した原子・分子を真空中で基板へ飛ばします。真空にする大きな理由の一つは、飛翔粒子が気体分子と頻繁に衝突せず基板へ到達できるようにすることです。

ArなどのPlasmaを作り、IonをTargetへ衝突させます。Target表面から叩き出された原子が基板へ到達し膜になります。

「Plasmaが基板を削るEtching」と似た言葉が出ますが、Sputtering成膜では主目的がTarget材料を飛ばして基板へ積むことです。

比較	真空蒸着	Sputtering
材料を飛ばす力	熱で蒸発させる	Ar Ionの衝突で叩き出す
主な雰囲気	高真空	Arなどを導入した低圧Plasma
飛翔粒子	比較的低Energy	蒸着より高Energyになりやすい
特徴	構成が比較的単純、高い成膜速度を得やすい	密着性・膜厚制御・合金や化合物への適用性
主な管理点	蒸発速度、Source温度、材料飛散	Target Power、圧力、Erosion、Particle

どちらも、飛んできた粒子が基板表面へ付着して膜を作ります。CVDのように「基板表面で原料Gasを化学反応させること」が成膜の中心ではありません。ただし、Reactive SputteringのようにO₂やN₂を導入し、飛翔材料と反応させて酸化膜・窒化膜を作る方式もあります。

Al、Ti、Cu系、Barrier/Seedなど多くの材料を形成できます。Target材料を利用でき、膜厚制御や量産性とのバランスがよいため広く使われます。

PVDでは粒子の飛翔方向が比較的強く影響するため、深いHoleや高Aspect Ratio構造の側壁・底部へ均一に届きにくい場合があります。

これがCVD/ALDとの大きな違いの一つです。

SputterではTarget ErosionやParticleも量産上の重要課題です。