低周波プラズマCVD法によるポリマー上へのSi0x膜低温堆積に関する基礎研究

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最近、電子材料としての新素材は多種に渡り、その中でもシリコン酸化膜(SiOx)は、その持つ多くの優れた電気絶縁性、誘電率、硬度、透明度等の点から応用面が広い。例えば、集積回路の層間絶縁膜、表面保護膜は、SiH_4+N_20(or0_2)、TEOS+O_2を材料として熱CVD、プラズマCVDで薄膜堆積され実用化されつつある。また、光学ギャップが広く透明度が良好で、硬質なことから、透明高分子材料(ポリマー)表面へのコーティングにより表面硬質化の膜材としても考えられ、ガラスに代る軽量材料とする試みもなされている。この軟化点の低いポリマー表面へのSiOx膜堆積が低温(100℃以下)で行なえるなら、この膜の応用面が更に広がるものと思われる。本研究は、SiH_4とN_2O混合ガスを材料として低周波50HzプラズマCVD法により基板非加熱条件でポリカーボネート(PC)上にSiOx膜を生成し、その膜質の評価を行ない、厚膜堆積によりポリマー表面硬質化が行なえるかについて検討した。堆積されたSiOx膜の電気的特性は、抵抗率・破壊電界強度が、10^<15>Ωcm・10^6V/cmオーダであった。堆積膜の赤外線吸収スペクトルからSi-O結合が支配的で、更にオージェ電子分光スペクトルからもSiとOのみの観測結果が得られた。また、光学ギャップを吸収法で測定すると約5.3eVが得られ、透明度もよく石英に近い素成を持つ膜であることが明かとなった。更に、SiOx膜を10μm程度の厚膜に成長させ、硬度をビッカース硬度計で測定した結果、SiOx(10μm)/PC系でビッカース硬度390が得られ、ポリマー表面硬質化にほぼ成功したものと考えられる。しかし、問題点としてSiOx膜の低周波50HzプラズマCVD法によるポリマー上での単位時間当りの堆積率が低いことがあり、この点を改良する必要があると考える。