JP5069531B2

JP5069531B2 - 窒化シリコン膜の形成方法

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Publication number: JP5069531B2
Application number: JP2007255925A
Authority: JP
Inventors: 年哉高橋
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2012-11-07
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Also published as: JP2009084639A; EP2045357A1; US20090087587A1; EP2045357B1

Description

本発明は、プラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜形成の技術分野に関し、特に、誘導結合プラズマＣＶＤ法によって、高い成膜レートで膜を形成できる窒化シリコン膜の形成方法に関する。

防湿性を要求される各種の装置や光学素子などの水蒸気バリア膜、半導体装置の保護膜（パッシベーション膜）や絶縁膜等に、窒化シリコン膜が利用されている。
また、窒化シリコン膜の形成方法として、プラズマＣＶＤが利用されている。

プラズマＣＶＤによる膜の形成方法の１つとして、ＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma 容量結合プラズマ）−ＣＶＤ法が知られている。
ＣＣＰ−ＣＶＤ法は、対向する２枚の電極に高周波電圧を印加することによって、この電極間にプラズマを生成して、膜を形成する方法である。
ＣＣＰ−ＣＶＤ法は、構成が簡易である、電極から原料ガスを供給することにより、電極を大面積化しても成膜領域の全域に均一にガスを供給できる（ガスの均一化が容易である）等の利点を有する。

その反面、ＣＣＰ−ＣＶＤ法は、プラズマの電子密度が低く（１×１０⁸〜１×１０¹⁰／ｃｍ³程度）、成膜速度の向上が困難であるという問題が有る。さらに、電極がプラズマ生成領域に存在するため、長時間成膜を続けると電極にも膜が付着／堆積し、適正な成膜ができなくなってしまう。
そのため、例えば、水蒸気バリア膜の製造などにおいて、量産化を目的として、長尺な高分子フィルム等を長手方向に搬送しつつ連続的に成膜を行なう設備などでは、基板となる高分子フィルムの搬送速度を向上できずに、良好な生産性を確保できない場合がある。また、電極への膜の付着が有るために、基板となる高分子フィルムの長さも制限される。
さらに、ＣＣＰ−ＣＶＤ法は、プラズマの維持に必要な圧力が高く（通常、数十〜数百Ｐａ程度）複数の成膜空間（成膜室）を接続して連続的に成膜を行なう場合などでは、成膜室間におけるガスの混入が生じて膜質低下が生じる等の問題が有る。

これに対して、プラズマＣＶＤにおけるＣＣＰ−ＣＶＤ法とは別の方法として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma 誘導結合プラズマ）−ＣＶＤ法が知られている。
ＩＣＰ−ＣＶＤ法とは、（誘導）コイルに高周波電力を供給することにより、誘導磁場を形成して誘導電界を形成し、この誘導電界によってプラズマを生成して、基板に膜を形成する方法である。
ＩＣＰ−ＣＶＤ法は、コイルに高周波電力を供給することによって、誘導電界を形成してプラズマを生成する方法であるので、ＣＣＰ−ＣＶＤ法のプラズマ形成では必須となる対向電極が不要であり、また、容易に高密度（＞１×１０¹¹／ｃｍ³以上）のプラズマが生成できる。さらに、ＣＣＰ−ＣＶＤ法のプラズマ形成と比べ、低圧かつ低温でプラズマが生成できる。

半導体装置の製造等において、ＩＣＰ−ＣＶＤ法によって、窒化シリコン膜を形成することも行なわれている。
例えば、特許文献１には、ＩＣＰ−ＣＶＤ法による窒化シリコン膜の形成は、原料ガスとしてアンモニアガスとシランガスとを用い、基板温度を３５０℃以上として、さらに高周波電源のパワーを６Ｗ／ｓｃｃｍ以上として行なわれていることが開示されている。

また、特許文献１では、上記窒化シリコン膜の形成方法では、膜中の水素含有量が多くなってしまい、品質が低下するとして、原料ガスとしてシランガスと窒素ガスを用い、シランガスの流量（供給流量）に対して窒素ガスの流量を１０倍以上とし、ガスの総流量に対して３Ｗ／ｓｃｃｍ以上とし、かつ、基板温度を５０〜３００℃とした条件下で、ＩＣＰ−ＣＶＤ法によって窒化シリコン膜を形成する方法を提案している。
また、この窒化シリコン膜の形成方法では、励起ガスとしての不活性ガスを、シランガスと窒素ガスとの総流量の２０％以下の流量で供給することにより、成膜レート（成膜速度）を向上することも開示されている。

特開２００５−７９２５４号公報

前記窒化シリコン膜の形成方法（成膜方法）によれば、膜中の水素含有率を低減し、かつ、比較的、低温での成膜が可能である。しかしながら、この窒化シリコン膜の形成方法では、原料ガスとして活性の低い窒素ガスを用いているため、成膜レートが遅い。
また、原料ガスとして反応性の高いアンモニアガスを用いても、やはり、十分な成膜レートが得られてはいない。
そのため、前述のように、長尺な高分子フィルム等を基板として、この基板を長手方向に搬送しつつ連続的に成膜を行なう設備では、基板の搬送速度を遅くする必要がある等、やはり、効率の良い製造ができない。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、ＩＣＰ−ＣＶＤ法を利用して、高い成膜レートで窒化シリコン膜を形成することができる窒化シリコン膜の形成方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の窒化シリコン膜の形成方法は、原料ガスとして、シランガス、アンモニアガス、および、窒素ガスを用い、前記シランガスおよびアンモニアガスの総流量に対して、前記窒素ガスを０．２〜２０倍の流量で供給しつつ、誘導結合プラズマＣＶＤによって窒化シリコン膜を形成することを特徴とする窒化シリコン膜の形成方法を提供する。

このような本発明の窒化シリコン膜の形成方法において、基板温度を０〜１５０℃として、前記窒化シリコン膜の形成を行なうのが好ましく、また、有機材料の上に、前記窒化シリコン膜の形成を行なうのが好ましく、さらに、高分子フィルム製の基材を有する基板に、前記窒化シリコン膜の形成を行なうのが好ましい。

上記構成を有する本発明によれば、原料ガスとして、シランガス、アンモニアガス、および、窒素ガスを用い、かつ、窒素ガスの流量を、シランガスとアンモニアガスとの総流量の０．２〜２０倍、好ましくは１〜５倍として、誘導結合プラズマＣＶＤ法によって窒化シリコン膜を形成する。
これにより、原料ガスとして、シランガスとアンモニアガスとを用いる窒化シリコン膜の形成や、シランガスと窒素ガス（さらには希ガス）を用いる窒化シリコン膜の形成に比して、大幅に窒化シリコン膜の成膜レートを向上することができ、高い生産性かつ高効率での水蒸気バリア膜や半導体装置の製造を可能にできる。

以下、本発明の窒化シリコン膜の形成方法について詳細に説明する。

本発明の窒化シリコン膜の形成方法は、原料ガスとして、シランガスおよびアンモニアガスに加えて、窒素ガスを用い、さらに、窒素ガスの流量（供給流量）を、シランガスおよびアンモニアガスの総流量（合計流量）の０．２〜２０倍として、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma（ＩＣＰ））ＣＶＤ法によって、窒化シリコン膜（窒化珪素膜）を形成（成膜）する。

前述のように、窒化シリコン膜は、防湿性を要求される各種の装置や光学素子などの水蒸気バリア膜、半導体装置の保護膜（パッシベーション膜）や絶縁膜などに利用されている。
ここで、水蒸気バリア膜などの製造では、高い生産性での大量生産等を目的として、長尺な基板を巻回してなるロールから、基板を連続的に送り出して、長尺な基板を長手方向に搬送しつつ連続的に成膜を行い、成膜後の基板を巻き取るような製造方法が行なわれている。このような生産方法では、生産性や生産効率を向上するためには、効率良く成膜を行なって基板の搬送速度を向上する必要があり、すなわち、非常に高い成膜レートが要求される。

これに応じて、本発明者は、窒化シリコン膜の成膜レート（成膜速度）を向上する方法について、鋭意、検討を重ねた。
その結果、原料ガスとして、窒化シリコン膜の原料ガスとして用いられているシランガスおよびアンモニアガスのみならず、さらに、窒素ガスを用い、かつ、窒素ガスの流量を、シランガスおよびアンモニアガスの総流量の０．２〜２０倍として、ＩＣＰ−ＣＶＤ法で窒化シリコン膜を形成することにより、大幅に成膜レートを向上できることを見いだして、本発明を成すに至った。

前記特許文献１に示されるように、窒化シリコン膜の形成方法として、原料ガスとして、シランガスと窒素ガスを用い、ＩＣＰ−ＣＶＤ法によって基板に膜を形成する方法が知られている。
しかしながら、窒素は周知のように非常に活性が低いために、この原料ガスを用いる方法では、窒化シリコン膜を高い成膜レートで形成することは出来ない。
これに対し、特許文献１には、シランガスと窒素ガスを用いたＩＣＰ−ＣＶＤ法による窒化シリコン膜の形成において、希ガスを加えることにより、成膜レートを向上できることが開示されている。ＩＣＰ−ＣＶＤ法による膜の形成において、不活性ガスは、通常、放電安定化（高密度プラズマの維持）や、膜厚分布改善等の目的で添加される場合が多いが、シランガスと窒素ガスを原料ガスとして用いるＩＣＰ−ＣＶＤ法による窒化シリコン膜の形成では、希ガスを加えても、やはり、高い成膜レートを要求される用途では、十分な成膜レートを確保することは、困難である。

一方、特許文献１に開示されているように、窒化シリコン膜の形成方法として、原料ガスとして、シランガスとアンモニアガスを用い、ＩＣＰ−ＣＶＤ法によって基板に膜を形成する方法も知られている。
この方法では、窒素ガスに比して、遥かに活性が高いアンモニアガスを用いるために、シランガスと窒素ガスとを原料ガスとして用いる窒化シリコン膜の形成に比して、高い成膜レートで成膜を行なうことができる。
本発明は、この成膜レートの良好なシランガスとアンモニアガスを用いるＩＣＰ−ＣＶＤ法による窒化シリコン膜の形成において、さらに、窒素ガスをシランガスおよびアンモニアガスの総流量の０．２〜２０倍、供給することにより、より高い成膜レートでの窒化シリコン膜の形成を実現している。

先にも述べたが、特許文献１にも示されるように、窒素ガスは、シランをシリコン源とするＩＣＰ−ＣＶＤ法による窒化シリコン膜の形成において、窒素源となる原料ガスとして用いられるものである。また、窒素ガスの活性は、アンモニアガスに比して遥かに低いのは、周知のことである。
従って、シランガスとアンモニアガスとを原料ガスとする窒化シリコン膜の形成系に、窒素ガスを導入すると、窒素ガスは、反応すなわち成膜に寄与し、その結果、活性の低い窒素ガスによる成膜が、活性の高いアンモニアガスによる成膜を阻害してしまい、また、成膜には寄与するものの、活性の低い窒素ガスが活性の高いアンモニアガスを希釈する結果となり、成膜レートは、低減してしまうと考えるのが通常である。

しかしながら、本発明者は、鋭意検討の結果、シランガスとアンモニアガスとを原料ガスとする窒化シリコン膜の形成に、窒素ガスを導入することにより、窒化シリコン膜の形成に寄与する活性種であるＮＨラジカル(NH radical)の量が増加し、これが、成膜レートを向上することを見出して、本発明を成すに至った。

図１に、原料ガスとして、シランガス（流量５０ｓｃｃｍ）と、アンモニアガス（流量１５０ｓｃｃｍ）と、窒素ガスとを用い、窒素ガスの流量を、０ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、３００ｓｃｃｍ、および、５００ｓｃｃｍに変えて、ＩＣＰ−ＣＶＤ法によって窒化シリコン膜を形成した場合における、プラズマの発光強度スペクトル（単位時間（０．０２秒）当たり）の変化を示す。
なお、これ以外の成膜条件は、後述する実施例と同様である。

図１に示すように、シランガスとアンモニアガスとを原料ガスとするＩＣＰ−ＣＶＤ法による窒化シリコン膜の成膜において、窒素ガスを導入すると、プラズマの発光状態すなわちラジカルやイオンの存在量、および、その比率が変化する。また、プラズマ発光は、窒素ガスの導入量によっても、異なる。
窒化シリコン膜の成膜に寄与するＮＨラジカルのプラズマ発光は、波長３３６〜３４０ｎｍ付近である。図２に、図１における波長３３６〜３４０ｎｍ付近を拡大して示す。加えて、図３に、図１における波長４８８ｎｍ付近（Ｈラジカルのプラズマ発光）を拡大して示す。
図２に示すように、窒素ガスの導入により、ＮＨラジカルのプラズマ発光強度が増加し、すなわち、ＮＨラジカルの生成量が増加している。
波長３３６〜３４０ｎｍ付近のプラズマ発光は、Ｎラジカルの発光も重なっている。しかしながら、Ｈラジカルの発光である図３の波長４８８ｎｍ付近を見ると、窒素ガスの導入量が多くなる程、Ｈラジカルの発光強度が減少し、すなわち、Ｈラジカルが減少している。このことは、窒素ガスを導入することによる波長３３６〜３４０ｎｍ付近の強度変化は、単に窒素ガスの導入によってＮラジカルが増えたのではなく、ＮＨラジカルの生成量が増加して、発光強度が増加していることを示している。すなわち、シランガスとアンモニアガスを用いるＩＣＰ−ＣＶＤ法による窒化シリコン膜の形成においては、窒素ガスの導入によって、ＮＨラジカルの生成量が増加していることが確認できる。また、窒素ガスが多くなると、ＮＨラジカルの生成量も増加する。このＮＨラジカル量の増加により、窒化シリコン膜の成膜レートを向上することができる。
さらに、プラズマの発光強度スペクトルの測定では明確に検知することはできないが、上記プラズマの発光強度スペクトルの変化から、ＮＨ₂ラジカルなどの、ＮＨラジカル以外の窒化シリコン膜の形成に寄与するＮＨ系ラジカルの量も変化していることは、十分に推測することができる。前記ＮＨラジカル量の増加に加え、窒素ガスの導入による、これらのＮＨ系ラジカルへの影響が総合的に作用して、より窒化シリコン膜の成膜レートが向上していることが考えられる。
すなわち、本発明は、窒化シリコン膜の形成に、ＩＣＰ−ＣＶＤ法を利用し、原料ガスとして、シランガスとアンモニアガスに加え、本来は成膜を阻害すると考えられる窒素を導入することにより、後述する実施例でも示すような、予想し得ない成膜レートの向上を成し得たものである。

前述のように、本発明の窒化シリコン膜の形成方法においては、窒素ガス（Ｎ₂）の流量が、シランガス（ＳｉＨ₄）およびアンモニアガス（ＮＨ₃）の総流量の０．２〜２０倍である。
窒素ガスの流量が、シランガスおよびアンモニアガスの総流量の０．２倍未満では、窒素ガスが少なすぎ、成膜レートの向上効果を十分に得ることが出来ない。
逆に、窒素ガスの流量が、シランガスおよびアンモニアガスの総流量の２０倍を超えると、圧力が高くなりすぎて膜厚分布の均一性が損なわれ、また、圧力を一定に保とうとすると、反応に寄与せずに排気されるシランガスやアンモニアガスの比率が高くなりすぎ、本発明の効果である成膜レートの向上効果を得ることが出来ない等の不都合が生じる。

好ましくは、窒素ガスの流量は、シランガスおよびアンモニアガスの総流量の１〜５倍である。
窒素ガスの流量を、シランガスおよびアンモニアガスの総流量の１倍以上とすることにより、窒素ガスを導入することによる成膜レートの向上効果を、安定かつ好適に得ることができる。また、窒素ガスの流量を、シランガスおよびアンモニアガスの総流量の５倍以下とすることにより、膜厚分布の均一性等の点で、より好ましい結果を得られる。

本発明の窒化シリコン膜の形成方法において、シランガスおよびアンモニアガスの総流量には、特に限定はなく、要求される成膜レートや膜厚等に応じて、適宜、決定すれば良い。
なお、本発明者の検討によれば、シランガスおよびアンモニアガスの総流量は、１〜１００００ｓｃｃｍ、特に、１００〜５０００ｓｃｃｍとするのが好ましい。
シランガスおよびアンモニアガスの総流量を、上記範囲とすることにより、生産性や放電安定性等の点で好ましい結果を得る。

シランガスとアンモニアガスとの流量比にも、特に限定はなく、目的とする窒化シリコン膜の組成（組成比）に応じて、適宜、設定すればよい。
なお、本発明者の検討によれば、シランガスとアンモニアガスとの流量比は、シランガス：アンモニアガスの比で１：１〜１：１０、特に、１：２〜１：６が好ましい。
シランガスの流量１に対してアンモニアガスの流量を１以上（１：１以上）とすることにより、アンモニアガスで、窒化シリコンの生成に対して好適な窒素量を確保することができ、特に、流量比を１：２以上とすることにより、十分な窒素量をより安定して確保できる。また、シランガスの流量１に対してアンモニアガスの流量を１０以下（１：１０以下）とすることにより、アンモニアに対する窒素ガスの量を適正にして、成膜レートの向上効果を安定して発揮することが可能となり、特に、流量比を１：６以下とすることにより、アンモニアに対する窒素ガスの量を、より適正にして、より好適に成膜レートの向上効果が得られる。
従って、シランガスとアンモニアガスと流量比を、上記範囲とすることにより、ＩＣＰ−ＣＶＤ法による窒化シリコン膜の成膜レートを向上するという本発明の効果を、より好適に発現でき、また、窒化シリコン膜の組成という点でも、好ましい結果を得る。

本発明の窒化シリコン膜の形成方法において、成膜のために供給する高周波パワー（ＲＦパワー（成膜系（成膜室）に掛ける電磁波のエネルギー））にも、特に限定はなく、要求される成膜レートや膜厚等に応じて、適宜、決定すれば良い。
なお、本発明者の検討によれば、成膜のために供給する高周波パワーは、原料ガスの総流量に対して、０．５〜３０Ｗ／ｓｃｃｍ、特に、１〜１０Ｗ／ｓｃｃｍとするのが好ましい。
高周波パワーを、上記範囲とすることにより、放電安定性や基板へのダメージ低減等の点で好ましい結果を得る。

本発明の窒化シリコン膜の形成方法において、成膜圧力にも、特に限定はなく、要求される成膜レートや膜厚、原料ガスの流量等に応じて、適宜、決定すれば良い。
なお、本発明者の検討によれば、成膜圧力は、０．５〜２０Ｐａとするのが好ましい。
成膜圧力を、上記範囲とすることにより、ＩＣＰ−ＣＶＤ法による窒化シリコン膜の成膜レートを向上するという本発明の効果を、より好適に発現でき、また、放電安定性や基板へのダメージ等の点でも好ましい結果を得る。

本発明の窒化シリコン膜の形成方法において、成膜レートにも、特に限定はなく、要求される生産性等に応じて、適宜、決定すればよい。本発明の製造方法によれば、いかなる成膜レートのオーダにおいても、成膜レートの向上効果が得られる。
なお、本発明者の検討によれば、成膜レートのオーダとして、１〜３０００ｎｍ／ｍｉｎ、特に、１０〜１０００ｎｍ／ｍｉｎにおいて、より好適に、成膜レートの向上効果を得ることができる。

本発明の窒化シリコン膜の形成方法は、低温成膜で行なうのが好ましく、特に、基板温度が０〜１５０℃の低温成膜で、窒化シリコン膜を形成するのが好ましい。

前述のように、本発明の窒化シリコン膜は、非常に高い成膜レートで窒化シリコン膜を形成することができる。
そのため、窒化シリコン膜の成膜によって、基板の温度が向上する前に、成膜を終了することができ、例えば、前述の長尺な基板を長手方向に搬送しつつ、連続的に成膜を行なう装置であれば、基板を高速で搬送して、高い生産性で、高効率な製造を行なうことができる。すなわち、本発明においては、基板温度が０〜１５０℃の範囲で膜の形成を行なうことにより、非常に高いレートで窒化シリコン膜の形成が可能であるという、本発明の効果をより好適に発現して、例えば、従来の窒化シリコン膜の形成方法では作製することができなかった、高分子フィルム等の低耐熱性の基板をベースにした水蒸気バリア膜（防湿膜（防湿フィルム））を、良好な生産性で作製できる。
しかも、上記基板温度で行なう本発明の窒化シリコン膜の形成方法によれば、ＩＣＰ−ＣＶＤ法による成膜装置に設ける基板冷却機能のコストも、大幅に低減できる。

また、本発明の窒化シリコン膜の形成方法においては、窒化シリコン膜を形成する基板（成膜基板）にも、特に限定はなく、窒化シリコン膜が形成可能な全ての基板が利用可能である。
中でも、高い成膜レートを活かして、低温成膜でも良好な生産性で窒化シリコン膜が形成可能であるという、本発明の効果を好適に発現できるという点で、低温成膜が好ましいのと同様に、高分子層（樹脂層）などの有機層（有機物層）を有する基板、特に成膜面が有機層である基板が好ましく、中でも特に高分子フィルム（樹脂フィルム）を基板として、窒化シリコン膜を形成するのが好ましい。

本発明の窒化シリコン膜の形成方法は、原料ガスとして、シランガス、アンモニアガス、および窒素ガスを用い、かつ、窒素ガスの流量を前述の所定の範囲とする以外には、基本的に、通常のＩＣＰ−ＣＶＤ法による窒化シリコン膜の形成と同様に膜の形成（成膜）を行なえばよい。
従って、本発明は、特殊な成膜装置を用いる必要はなく、（誘導）コイルに高周波電力を供給することにより、誘導磁場を形成して誘導電界を形成し、この誘導電界に原料ガスを導入してプラズマを生成して、基板に膜を形成する、通常のＩＣＰ−ＣＶＤ法による成膜装置を用いて実施すればよく、公知のＩＣＰ−ＣＶＤ法によるＣＶＤ装置（成膜装置）が、全て利用可能である。但し、本発明は、前述のように、基板温度が０〜１５０℃の低温成膜で行なうのが好ましいので、基板の冷却機能を有する成膜装置を利用するのが好ましい。

以上、本発明の窒化シリコン膜の形成方法について詳細に説明したが、本発明は、上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。

以下、本発明の具体的実施例を挙げて、本発明について、より詳細に説明する。

［実施例１］
一般的なＩＣＰ−ＣＶＤ法によるＣＶＤ装置を用いて、基板に窒化シリコン膜を形成した。

基板は、厚さ１８８μｍのポリエステル系のフィルム（東レフィルム加工株式会社製のポリエチレンテレフタレートフィルム「ルミナイス」）を用いた。
基板を真空チャンバ内の所定位置にセットして、真空チャンバを閉塞した。
次いで、真空チャンバ内を排気して、圧力が７×１０^−４Ｐａとなった時点で、シランガス、アンモニアガス、および、窒素ガスを導入した。なお、シランガスの流量は５０ｓｃｃｍ、アンモニアガスの流量は１５０ｓｃｃｍとした（総流量２００ｓｃｃｍ）。
さらに、真空チャンバ内の圧力が３Ｐａとなるように、真空チャンバ内の排気を調整した。
次いで、誘導コイルに２ｋＷの高周波電力を供給して、基板の表面にＩＣＰ−ＣＶＤ法によって、窒化シリコン膜を形成した。なお、膜の形成中は、基板ホルダに配置された温度調節手段によって、基板の温度が７０℃となるように温度制御した。

このような窒化シリコン膜の形成において、窒素ガスの流量を０ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ（窒素ガス流量がシランガスおよびアンモニアガスの総流量の０．５倍）、３００ｓｃｃｍ（同１．５倍）、および、５００ｓｃｃｍ（同２．５倍）に変えて、それぞれの窒素ガス流量において、成膜レート（成膜速度）を調べた。
結果を図４に示す。
また、図５に、窒素ガスの流量が０ｓｃｃｍの場合を１００％とした際における、各窒素ガス流量での成膜速度倍率［％］を示す。

［実施例２］
シランガスの流量を１５ｓｃｃｍ、アンモニアガスの流量を４５ｓｃｃｍ（総流量６０ｓｃｃｍ）とした以外は、前記実施例１と全く同様にして、窒素ガス流量と成膜レートとの関係を調べた。
なお、窒素ガスの流量は、０ｓｃｃｍ、および、１００ｓｃｃｍ（窒素ガス流量がシランガスおよびアンモニアガスの総流量の約１．６７倍）とした。
成膜レートを図４に、窒素ガスの流量が０ｓｃｃｍの場合を１００％とした際における、窒素ガス流量１００ｓｃｃｍでの成膜速度倍率を図５に、それぞれ併記する。

図４および図５に示されるように、ＩＣＰ−ＣＶＤ法によって、原料ガスとして、シランガス、アンモニアガスおよび窒素ガスを用いて、窒化シリコン膜を形成することにより、窒素ガスを用いない場合に比して、大幅に成膜レートを向上することができる。
例えば、シランガスおよびアンモニアガスの総流量が２００ｓｃｃｍの場合には、０．５倍の窒素ガスを加えることで、成膜レートを約１．２５倍と大幅に向上することができ、窒素ガスを１倍以上加えれば、約１．５倍以上、成膜レートを向上できる。
また、シランガスおよびアンモニアガスの総流量が６０ｓｃｃｍの場合には、約１．６７倍の窒素ガスを加えることで、成膜レートを約２倍にもすることができる。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

シランガスおよびアンモニアガスを用いる窒化シリコン膜の形成における、窒素ガスの導入量とプラズマ発光との関係を示すチャートである。図１における波長３３６〜３４０ｎｍ付近の拡大図である。図１における波長４８８ｎｍ付近の拡大図である。本発明の実施例における、窒素ガス供給量と成膜レートとの関係を示すグラフである。本発明の実施例における、窒素ガス導入量と成膜レート倍率との関係を示すグラフである。

Claims

原料ガスとして、シランガス、アンモニアガス、および、窒素ガスを用い、前記シランガスおよびアンモニアガスの総流量に対して前記窒素ガスを０．２〜２０倍の流量とし、かつ、前記シランガスとアンモニアガスの流量比をシランガス：アンモニアガスの比で１：２〜１：６として、前記原料ガスを供給しつつ、基板温度を０〜１５０℃として、誘導結合プラズマＣＶＤによって窒化シリコン膜を形成することを特徴とする窒化シリコン膜の形成方法。
有機材料の上に、前記窒化シリコン膜の形成を行なう請求項１に記載の窒化シリコン膜の形成方法。
高分子フィルム製の基材を有する基板に、前記窒化シリコン膜の形成を行なう請求項１または２に記載の窒化シリコン膜の形成方法。
原料ガスの総流量に対する高周波パワーを０．５〜３０Ｗ／ｓｃｃｍとして、前記窒化シリコン膜の形成を行う請求項１〜３のいずれかに記載の窒化シリコン膜の形成方法。