(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマＣＶＤ法により、基板の上にハロゲン系シリコン化合物からなる原料ガスを供給して前記基板の上にＳｉＮまたはＳｉＯＮからなる導波路材料膜を形成する工程を備え、
前記原料ガスとは別の、重水素を含む水素供給ガスより重水素イオンを生成し、生成した重水素イオンを前記基板の上に供給して前記導波路材料膜を形成する
ことを特徴とする導波路材料膜の形成方法。
【請求項２】
請求項１記載の導波路材料膜の形成方法において、
前記ハロゲン系シリコン化合物は、ＳｉＣｌ4，Ｓｉ2Ｃｌ6，ＳｉＨＣｌ3，ＳｉＨ2Ｃｌ2，ＳｉＨ3Ｃｌ，ＳｉＤＣｌ3，ＳｉＤ2Ｃｌ2，ＳｉＤ3Ｃｌ，ＳｉＦ4，Ｓｉ2Ｆ6，ＳｉＨＦ3，ＳｉＨ2Ｆ2，ＳｉＨ3Ｆ，ＳｉＤＦ3，ＳｉＤ2Ｆ2，ＳｉＤ3Ｆの少なくとも１つから構成する
ことを特徴とする導波路材料膜の形成方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の導波路材料膜の形成方法において、
前記水素供給ガスは、Ｄ2，ＮＤ3の少なくとも１つから構成する
ことを特徴とする導波路材料膜の形成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の導波路材料膜の形成方法において、
プラズマＣＶＤ法は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法であることを特徴とする導波路材料膜の形成方法。
【請求項５】
請求項４記載の導波路材料膜の形成方法において、
前記水素供給ガスは、ＥＣＲプラズマを生成するプラズマ生成室に供給し、前記水素供給ガスのプラズマより水素イオンまたは重水素イオンを生成する
ことを特徴とする導波路材料膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路を構成するための光導波路材料からなる光導波路材料膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基板の上に形成された光導波路を基本とする平面導波型光回路は、作製プロセスに半導体装置の製造技術を利用できるため、まず、作製が容易であり、また、集積化および大規模化にも有利であるなどの特徴を有している。このため、この平面導波型光回路は、光分岐,光スイッチ,波長フィルターなどの光通信のキー部品に広く利用されている。現在の光通信システムに導入されている一般的な平面導波路型光回路は、導波路のコアおよびクラッドが、主に石英系材料で構成されている。
【０００３】
一方、光デバイスの大幅な小型化、高集積化、さらにはシリコン電子素子との融合を目的に、近年、導波路のコアに、石英の代わりにより屈折率の大きい材料の適用が検討されている。このような材料として、例えば、ＳｉＯＮやＳｉＮがある。比屈折率差が１〜３％の石英導波路では、最小の曲げ半径がおよそ３００μｍと大きいために集積度の向上が難しいが、比屈折率差が２４％のＳｉＮ導波路の最小の曲げ半径は３０μｍ程度であり、石英導波路と比較して集積度の向上が期待できる。
【０００４】
また、ＳｉＯＮ導波路の酸素と窒素の組成比を変化させることで、比屈折率差を１〜２４％の間で選択することができる。これによって、パッシブデバイスなどにおける干渉光学系を作製する際に最適な比屈折率差を選択することができ、設計自由度の向上が期待できる。
【０００５】
一方で、ＳＯＩ基板を用いることで形成されるＳｉ導波路の比屈折率差は４１％であり、最小曲げ半径はおよそ３μｍと非常に小さいため、ＳｉＯＮ導波路よりも高い集積度が期待できる。しかしながら、高すぎる光閉じ込めによって、Ｓｉ導波路では加工誤差起因による位相誤差が大きく現れてしまう。例えば、幅４４０ｎｍ、厚さ２２０ｎｍのサイズを持つＳｉ導波路コアにおいて、コア幅加工誤差が１ｎｍの場合に引き起こされる実効屈折率変化は、−０．００２ｎｍ-1と極めて大きい。
【０００６】
また、Ｓｉは非線形性が高い材料であり、特に比屈折率差が高く光閉じ込めが強いＳｉ導波路内では、高いパワー密度によって四光波混合によるクロストーク増大や二光子吸収による損失増大が発生するため、非線形効果を無視できなくなる。材料の非線形定数と導波路内のモードフィールド径を考慮した実効非線形パラメータγの値は、Ｓｉ導波路の場合γ〜３００［Ｗ-1ｍ-1］である。またＳｉは、バンドギャップが小さいため二光子吸収が発現してしまい、二光子吸収係数βの値は０．９［ｃｍ／ＧＷ］と大きく、過剰損失の原因となる。
【０００７】
Ｓｉ導波路内における非線形効果の発現は、数十ｄＢｍのパワーの光を入力した際に特に顕著な問題となる。これは、波長分割多重伝送を用いて多波長の光を用いる場合や、デジタルコヒーレント伝送における高いパワーを必要とする局発光を用いる場合においても非線形効果が実用上の問題となる。
【０００８】
一方で、ＳｉＮを用いた光導波路の場合は、γ〜１．４［Ｗ-1ｍ-1］であり、Ｓｉ導波路の非線形効果よりも十分に小さくすることができるため、四光波混合によるクロストーク増大を抑制することができる。また、ＳｉＮは絶縁体であるため、バンドギャップは非常に大きく、二光子吸収の効果は無視できることから、パワー耐性を高くすることが可能である。
【０００９】
上述した特徴を備える光導波路材料としてのＳｉＯＮおよびＳｉＮは、一般には、プラズマＣＶＤ（Chemical vapor deposition）法により膜として形成して用いられている。プラズマＣＶＤ法により上記材料の成膜では、シリコン供給源としてＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6などが用いられ、酸素供給源としてＯ2が用いられ、窒素供給源としてＮ2，ＮＨ3，ＮＯ，ＮＯ2，Ｎ2Ｏなどの窒素化合物が用いられている。
【００１０】
例えば、プラズマＣＶＤによるＳｉＯＮ膜の形成では、原料ガスとしてＳｉＨ4，Ｏ2，Ｎ2が用いられている。また、プラズマＣＶＤによるＳｉＯＮ膜の形成では、上記原料ガスの供給流量比を変えることで酸素と窒素の元素比率を変えることができ、ＳｉＯＮ膜の屈折率をコントロールできる。具体的には，ＳｉＯxの屈折率ｎ≒１．５からＳｉＮの屈折率ｎ≒２．０程度である。なお、ＳｉＮの屈折率は、ＳｉＯｘとＳｉ（ｎ≒３．５）の屈折率の中間に位置する。
【００１１】
しかしながら、上述したＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6などの原料ガスを用いる場合、形成されるＳｉＮ膜やＳｉＯＮ膜中にＮ−Ｈ基が形成される。Ｎ−Ｈ基の伸縮振動では、λ＝１．５μｍにおける光吸収が生じるため、膜中にＮ−Ｈ基が形成されているＳｉＮおよびＳｉＯＮを用いて光導波路を構成した際の光吸収が問題となる。
【００１２】
この問題を解消するためには、膜中におけるＮ−Ｈ基を低減すればよいが、このために原料ガスにＨを含まないガス系を用いた成膜法が検討されている。具体例としては，Ｓｉ系材料ガスとして、ＳｉＣｌ4，Ｓｉ2Ｃｌ6，ＳｉＦ4を用い、Ｏ2，Ｏ3，Ｎ2，ＮＯ，Ｎ2Ｏを組み合わせてＳｉＮ膜およびＳｉＯＮ膜の形成が試されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−０９１３３７号公報
【特許文献２】特開２０００−０７７４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、ＳｉＣｌ4，Ｓｉ2Ｃｌ6，ＳｉＦ4などのハロゲン系シリコン化合物と、窒素化合物とを原料ガスとして用いる場合、形成される膜中にＳｉ−Ｃｌ基，Ｓｉ−Ｆ基が残るという問題がある。この点について、図３を用いて説明する。図３は、ＳｉＣｌ4ガスを用いたＥＣＲ（Electron cyclotron resonance）プラズマＣＶＤ法により形成したＳｉＯＮ膜およびＳｉＯ2膜の、ＥＤＳ（Energy dispersive x-ray spectroscopy）の結果を示す特性図である。各膜の形成における原料ガスの供給条件，形成膜厚，形成された膜の屈折率は、以下の表１に示す。なお、表１中のｓｃｃｍは流量の単位であり、０℃・１０１３ｈＰａの流体が１分間に１ｃｍ3流れることを示す。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
図３に示すように、ＳｉＯＮ膜とＳｉＯ2膜のＫα（Ｃｌ）を比較すると、ＳｉＯＮ膜の方が膜中にＣｌが多く含まれているのが分かる。これは、ＳｉＣｌ4ガスに反応する窒素プラズマの酸化力が、酸素プラズマと比較して低いためであり、窒素プラズマでは膜中にＳｉ−Ｃｌ基が多く残ったまま成膜される。
【００１７】
膜中に残留するＳｉ−Ｃｌ基またはＳｉ−Ｆ基は、成膜後に大気中のＨ2Ｏと、次に示す化学反応を起こす。「Ｓｉ−Ｃｌ＋Ｈ2Ｏ→Ｓｉ−ＯＨ＋ＨＣｌ↑・・・（１）」。「Ｓｉ−Ｆ＋Ｈ2Ｏ→Ｓｉ−ＯＨ＋ＨＦ↑・・・（２）」。反応式（１），（２）に示すように、Ｓｉ−Ｃｌ基またはＳｉ−Ｆ基を含んだ膜は、大気中またはプロセス中のＨ2Ｏと反応することで酸化されてしまう。このため、ハロゲン系シリコン化合物を用いて成膜し、膜中にＳｉ−Ｃｌ基，Ｓｉ−Ｆ基などのシリコンとハロゲン元素との結合基が形成されると、高屈折率化が難しいという問題がある。
【００１８】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、光吸収が生じる結合基や、雰囲気の酸素と結合して屈折率の低下を招く結合基などの生成を抑制してＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜が形成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る導波路材料膜の形成方法は、プラズマＣＶＤ法により、基板の上にハロゲン系シリコン化合物からなる原料ガスを供給して基板の上にＳｉＮまたはＳｉＯＮからなる導波路材料膜を形成する工程を備え、原料ガスとは別の、重水素を含む水素供給ガスより重水素イオンを生成し、生成した重水素イオンを基板の上に供給して導波路材料膜を形成する。
【００２０】
上記導波路材料膜の形成方法において、ハロゲン系シリコン化合物は、ＳｉＣｌ4，Ｓｉ2Ｃｌ6，ＳｉＨＣｌ3，ＳｉＨ2Ｃｌ2，ＳｉＨ3Ｃｌ，ＳｉＤＣｌ3，ＳｉＤ2Ｃｌ2，ＳｉＤ3Ｃｌ，ＳｉＦ4，Ｓｉ2Ｆ6，ＳｉＨＦ3，ＳｉＨ2Ｆ2，ＳｉＨ3Ｆ，ＳｉＤＦ3，ＳｉＤ2Ｆ2，ＳｉＤ3Ｆの少なくとも１つから構成すればよい。
【００２１】
上記導波路材料膜の形成方法において、水素供給ガスは、Ｄ2，ＮＤ3の少なくとも１つから構成すればよい。
【００２２】
上記導波路材料膜の形成方法において、プラズマＣＶＤ法は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法であるとよい。この場合、水素供給ガスは、ＥＣＲプラズマを生成するプラズマ生成室に供給し、水素供給ガスのプラズマより水素イオンまたは重水素イオンを生成すればよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、原料ガスとは別の水素供給ガスより水素イオンまたは重水素イオンを生成して供給するようにしたので、光吸収が生じる結合基や、雰囲気の酸素と結合して屈折率の低下を招く結合基などの生成を抑制してＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜が形成できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における導波路材料膜の形成方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の実施の形態における導波路材料膜の形成方法を実施する製造装置の構成例を示す構成図である。
【図３】図３は、ＳｉＣｌ4ガスを用いたＥＣＲプラズマＣＶＤ法により形成したＳｉＯＮ膜およびＳｉＯ2膜の、ＥＤＳの結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における導波路材料膜の形成方法を説明するためのフローチャートである。
【００２６】
まず、ステップＳ１０１で、対象とする基板を所定の温度に加熱する。例えば、一般に用いられているプラズマＣＶＤ装置を用い、この処理室内に基板を搬入して基板台の上に載置し、処理室内を密閉状態とする。この状態で、基板台に設けられている温度制御機構を動作させ、基板を所定の温度に加熱または冷却する。ここで、基板を必ずしも温度制御しておく必要はない。
【００２７】
また、ステップＳ１０２で、基板の上にハロゲン系シリコン化合物からなる原料ガスを供給し、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮまたはＳｉＯＮからなる導波路材料膜を形成する。例えば、ＳｉＣｌ4，Ｓｉ2Ｃｌ6，ＳｉＨＣｌ3，ＳｉＨ2Ｃｌ2，ＳｉＨ3Ｃｌ，ＳｉＤＣｌ3，ＳｉＤ2Ｃｌ2，ＳｉＤ3Ｃｌ，ＳｉＦ4，Ｓｉ2Ｆ6，ＳｉＨＦ3，ＳｉＨ2Ｆ2，ＳｉＨ3Ｆ，ＳｉＤＦ3，ＳｉＤ2Ｆ2，ＳｉＤ3Ｆの少なくとも１つのガスを基板上（処理室）に供給する。
【００２８】
また、ステップＳ１０３で、原料ガスとは別の水素供給ガスより水素イオンまたは重水素イオンを生成し、生成した水素イオンまたは重水素イオンを基板の上に供給する。例えば、Ｈ2，Ｄ2，ＮＨ3，ＮＤ3の少なくとも１つのガスを用い、水素イオンまたは重水素イオンを生成して供給する。
【００２９】
ここで、水素イオンまたは重水素イオンの供給は、基板の上にハロゲン系シリコン化合物からなる原料ガスを供給してプラズマＣＶＤ法によりＳｉＮまたはＳｉＯＮからなる導波路材料を堆積しているときに実施すればよい。また、所定の厚さに導波路材料膜が形成された段階でハロゲン系シリコン化合物からなる原料ガスの供給を停止してから、基板上に水素イオンまたは重水素イオンを供給してもよい。
【００３０】
上述した実施の形態によれば、水素イオンを供給するので、供給した水素イオンが導波路材料膜におけるＳｉ−Ｃｌ基またはＳｉ−Ｆ基などを構成しているハロゲン元素と反応し、ＨＣｌ，ＨＦを生成する。これらは、基板上の導波路材料膜より脱離される。
【００３１】
また、Ｄ2やＮＤ3などを用いて重水素イオンを供給する場合、重水素イオンが、Ｓｉ−Ｃｌ基またはＳｉ−Ｆ基などを構成しているハロゲン元素と反応し、ＤＣｌ，ＤＦを生成する。これらも、基板上の導波路材料膜より脱離される。
【００３２】
以上のことにより、実施の形態によれば、形成された導波路材料膜中においては、Ｓｉ−Ｃｌ基またはＳｉ−Ｆ基などが低減され、屈折率の低下を防止できる。また、実施の形態によれば、原料ガスとしてハロゲン系シリコン化合物を用いているので、導波路材料膜中にＮ−Ｈ基を形成することが抑制され、光吸収による問題が防止できる。
【００３３】
ここで、シリコン原料ガス、酸素原料ガス、窒素原料ガスのいずれにおいても、水素が含まれていない場合、導波路材料膜中における水素量が大幅に低減されるため、特に上述した効果が顕著に得られる。また、シリコン原料ガス、酸素原料ガス、窒素原料ガスに水素が含まれている場合においても、ＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6をシリコン原料として用いた場合に比較して、導波路材料膜中の水素量を低減できるので、実施の形態における効果が得られる。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態における導波路材料膜の形成方法を実施する製造装置について説明する。導波路材料膜の形成では、例えば、図２に示すようなＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いればよい。
【００３５】
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置は、図２に示すように、プラズマ生成室２０１と、プラズマ生成室２０１に連通する成膜室２０２とを備える。成膜室２０２の内部には、基板台２０３が固定されている。プラズマ生成室２０１の周囲には、例えば、０．０８７５Ｔ（テスラ）の磁場をプラズマ生成室２０１内に発生させる磁気コイル２０４が備えられている。また、プラズマ生成室２０１には、図示しないマイクロ波供給源により例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が、矩形導波管２０５および石英窓２０６を介して供給可能とされている。
【００３６】
また、プラズマ生成室２０１には、Ｎ2ガスおよびＯ2ガスなどを導入する導入管２０７が接続され、成膜室２０２には、ＳｉＣｌ4などの原料ガスを導入する導入管２０８が接続されている。また、基板台２０３には図示しない温度制御部が内蔵され、基板台２０３上に載置される基板２０９の温度を制御可能としている。
【００３７】
例えば、プラズマ生成室２０１および成膜室２０２を、成膜室２０２に連通している図示しない排気機構により減圧排気して所定の圧力とした後、導入管２０７よりＮ2ガスおよびＯ2ガスなどを導入し、所定の圧力に維持する。この状態で、石英窓２０６を介して２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラズマ生成室２０１に導入し、加えて、磁気コイル２０４により０．０８７５Ｔの磁場を供給して電子サイクロトロン共鳴条件とすれば、プラズマ生成室２０１内にＥＣＲプラズマを形成させることができる。
【００３８】
また、上述したことにより生成されたＥＣＲプラズマは、磁気コイル２０４の発散磁場により、プラズマ生成室２０１から、これに連通する成膜室２０２の側に放出され、放出されたＥＣＲプラズマ２１０は、基板台２０３上の基板２０９上に照射される状態となる。
【００３９】
このとき、導入管２０８によりＳｉＣｌ4などの原料ガスを導入すれば、この原料ガスは、ＥＣＲプラズマ２１０により分解が促進された状態となり、基板２０９上に供給される。この結果、基板２０９の上に、ＳｉＮやＳｉＯＮなどの導波路材料膜が形成できる。導入管２０７よりＯ2ガスを導入せずにＮ2ガスを導入すれば、ＳｉＮからなる導波路材料膜が形成できる。また、導入管２０７よりＮ2ガスおよびＯ2ガスを導入すれば、ＳｉＯＮからなる導波路材料膜が形成できる。なお、温度制御部による成膜中の温度制御により、形成される導波路材料膜の応力を変化させることができる。
【００４０】
上述した構成の装置において、導入管２０７より、例えば、Ｎ2ガスやＯ2ガスなどとともに、Ｈ2ガスやＤ2ガスを導入すれば、導入したガスはプラズマ生成室２０１中で生成しているプラズマによりエネルギーが与えられイオン化し、水素イオン（重水素イオン）が生成する。この結果、基板２０９上に堆積されている導波路材料膜に対して水素イオン（重水素イオン）が供給できる。
【００４１】
以下、上述した装置を用いた導波路材料膜の形成について、より詳細に説明する。
【００４２】
はじめに、Ｈ+を供給する場合について説明する。例えば、ＳｉＮの成膜には、各ガスの流量を以下のように設定する。ＳｉＣｌ4は、３ｓｃｃｍ、Ｎ2は、１０ｓｃｃｍ、Ｈ2は、１ｓｃｃｍである。また、ＳｉＯＮの成膜には、プラズマガスの原料としてＯ2を添加すれば良い。また、プラズマガスの原料を、Ｏ2／（Ｎ2＋Ｏ2）流量比を０〜１．０の間で変えることで、形成されるＳｉＯＮ膜の屈折率を変化させる。
【００４３】
水素イオンの供給を実施せず、ＳｉＣｌ4に対して窒素プラズマのみを作用させた場合には、膜表面におけるＳｉ−Ｃｌ基とプラズマとの反応は、例えば「２Ｓｉ−Ｃｌ＋２Ｎ+＋２ｅ-→２Ｓｉ−Ｎ＋Ｃｌ2↑」となる。この反応系では、Ｃｌ脱離は完全にＮ+イオンに依存するものになる。Ｎ+イオンの酸化力は弱いために窒化反応が進まず、また膜中にＳｉ−Ｃｌ基が多く残留した状態で、ＳｉＮが堆積されて導波路材料膜が形成されてしまう。
【００４４】
これに対し、本発明における水素イオンの基板上への供給を実施すると、成膜時には導波路材料膜表面のＳｉ−Ｃｌ基に対し、プラズマ中のＮ+やＨ+によって、例えば「Ｓｉ−Ｃｌ＋Ｎ+＋Ｈ+＋２ｅ-→Ｓｉ−Ｎ＋ＨＣｌ↑」の反応が生じる。この反応式に示す通り、水素イオンが供給される場合には、Ｃｌの脱離が進み、導波路材料膜中のＳｉ−Ｃｌ基が低減できる。このため、形成した後の大気中のＨ2Ｏとの反応による酸化が抑制され、高い屈折率が維持されたＳｉＮ膜やＳｉＯＮ膜が安定に得られる。
【００４５】
なお、水素イオンの供給を実施することで、通信波長帯での吸収損失を生じるＮ−Ｈ基が膜中に発生する場合がある。しかし、ハロゲン系シリコン化合物からなる原料ガスを用いる場合、ＳｉＨ4やＳｉ2Ｈ6をＳｉ供給源として用いた場合に比較し、導波路材料膜中の水素量が大きく低減されるため、Ｎ−Ｈ基も少なく、Ｎ−Ｈ基による吸収損失も大きく低減され、実用上問題ない。
【００４６】
次に、Ｄ+を供給する場合について説明する。例えば、ＳｉＮの成膜には、各ガスの流量を以下のように設定する。ＳｉＣｌ4は、３ｓｃｃｍ、Ｎ2は、１０ｓｃｃｍ、Ｄ2は、１ｓｃｃｍである。また、ＳｉＯＮ成膜には、プラズマガスの原料としてＯ2を添加すれば良い。また、Ｏ2／（Ｎ2＋Ｏ2）流量比を０〜１．０の間で変えることで、形成されるＳｉＯＮ膜の屈折率を変化させることができる。
【００４７】
前述したように、水素イオンの供給を実施しない場合、Ｓｉ−Ｃｌ基が多く残留した状態で、ＳｉＮが堆積されて導波路材料膜が形成される。これに対し、上述したガス構成で水素イオンの基板上への供給を実施すると、成膜時には膜表面のＳｉ−Ｃｌ基に対し、プラズマ中のＮ+やＤ+によって、例えば「Ｓｉ−Ｃｌ＋Ｎ+＋Ｄ+＋２ｅ-→Ｓｉ−Ｎ＋ＤＣｌ↑」反応が生じる。この反応式に示す通り、Ｄ+が供給された場合には、Ｃｌ元素の脱離が進み、導波路材料膜中のＳｉ−Ｃｌ基が低減できる。このため、Ｄ+を供給する構成においても、形成した後の大気中のＨ2Ｏとの反応による酸化が抑制され、高い屈折率が維持されたＳｉＮ膜やＳｉＯＮ膜が安定に得られる。
【００４８】
なおＤ+の供給を実施することで、Ｎ−Ｄ基が膜中に発生するが、Ｎ−Ｄ基による吸収はλ＝２．１μｍで、Ｎ−Ｈ基の固有振動数（λ＝１．５μｍ）と大きく異なり、通信波長帯から外れるため、実用上問題は無い。
【００４９】
ところで、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置は、０．０１〜１Ｐａ程度の低ガス圧でプラズマを安定に発生することができ、導波路材料の膜堆積時には、０．１〜０．５Ｐａ程度のガス圧を用いる。ＥＣＲプラズマは、低ガス圧で高エネルギーに電子を加速するため、プラズマ生成室に導入されたガスを高効率にイオン化できる。このため、ＥＣＲモードを用いない（持たない）プラズマＣＶＤ法などではイオン化が難しい窒素や水素が、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置によれば効率よくイオン化できる。
【００５０】
さらにＥＣＲプラズマＣＶＤ法では、プラズマ流内で形成される電界によってイオンが加速され、このイオン照射により基板表面にエネルギーを与えることで膜形成が促進されているため、加熱機構を用いて加熱することなく緻密で良質な膜が形成される。
【００５１】
以上のことにより、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いた成膜では、配線工程などにおけるプロセス温度を下回ることが可能となり、同一チップ上の電子デバイスや金属配線に負荷をかけることがない。
【００５２】
なお、上述では、ＳｉＣｌ4ガスに対するプラズマの反応を示したが、Ｓｉ系ガスにＳｉ2Ｃｌ6、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、ＳｉＤＣｌ3、ＳｉＤ2Ｃｌ2、ＳｉＤ3Ｃｌを用いた場合でも同様の反応が起こるため、屈折率が制御された緻密なＳｉＮ膜やＳｉＯＮ膜ができる。
【００５３】
また、ＳｉＦ4、Ｓｉ2Ｆ6、ＳｉＨＦ3、ＳｉＨ2Ｆ2、ＳｉＨ3Ｆ、ＳｉＤＦ3、ＳｉＤ2Ｆ2、ＳｉＤ3Ｆガスでも同様に、「Ｓｉ−Ｆ＋Ｎ+＋Ｈ+＋２ｅ-→Ｓｉ−Ｎ＋ＨＦ↑」などの反応で、屈折率が制御された緻密なＳｉＮ膜やＳｉＯＮ膜ができる。また、Ｈ+の供給は、Ｈ2に限らず、ＮＨ3を用いてもよい。また、Ｄ+の供給は、Ｄ2に限らず、ＮＤ3を用いてもよい。
【００５４】
以上に説明したように、本発明では、ハロゲン系シリコン化合物からなる原料ガスを用いたプラズマＣＶＤ法によるＳｉＮまたはＳｉＯＮからなる導波路材料膜の形成において、原料ガスとは別の水素供給ガスより、水素イオンまたは重水素イオンを生成して供給するようにした。この結果、本発明によれば、光吸収が生じる結合基や、Ｏ2，Ｈ2Ｏ，酸化性ガスなどを起因とする雰囲気の酸素との結合（酸化）による屈折率の低下を招く結合基などの生成を抑制し、高屈折率で安定したＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜が形成できる
【００５５】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００５６】
２０１…プラズマ生成室、２０２…成膜室、２０３…基板台、２０４…磁気コイル、２０５…矩形導波管、２０６…石英窓、２０７…導入管、２０８…導入管、２０９…基板、２１０…ＥＣＲプラズマ。
【図１】
0006324848.tif 000003
【図２】
0006324848.tif 000004
【図３】
0006324848.tif 000005