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本研究は前年度に我々が見出した水素ラジカルの選択エッチングの特性を利用して、水素ラジカルのa-SiNx:H表面に対する改質効果を明らかにするとともに、膜中水素量の少ない高品位a-SiNx:H膜を形成することを目的とする。
a-SiNx:H膜表面におけるエッチングの効果を明らかにするために、Hラジカル処理と2〜3原子層のa-SiNx:H成膜を繰り返して薄膜を形成し、膜質の評価を行った。a-SiNx:H膜の形成はマイクロ波アフタ-グロー法を用いた。実験の結果、Siリッチな膜質の表面からSi原子が水素ラジカルによってSiH4として選択的に除去され、科学量論値的組成に近いN-Hを多く含むa-SiNx:H膜表面からはN原子がNH_3として水素ラジカルによって引き抜かれていることを実証した。また、本成膜法を用いることによって連続成膜法に比べて膜中水素量を30%程度まで低減することが可能になった。
本研究によって示されたような表面反応は、通常のプラズマCVDでも生じていると考えられる。これまで通常のプラズマCVDで原料ガスを水素ガスで希釈することによって膜中水素量を低減できることは示されていたが、そのメカニズムは不明であった。今回の我々の示した結果によってそのメカニズムがはじめて明らかにされ、表面反応のモデルから高品位膜を得るための条件の方向ずけをすることができた。
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