(57)【要約】【課題】フレキシブル有機材料製基板やガラス製基板等が耐えられる２５０℃未満の温度で窒化硼素炭素や窒化硼素を成膜する。窒化硼素炭素や窒化硼素が成膜されたフレキシブル有機材料基板やガラス基板等を提供する。【解決手段】成膜室内にプラズマを生成して窒素原子を主に励起し、励起した窒素原子を硼素原子および炭素原子と反応させて基板上に窒化硼素炭素を成膜させる窒化硼素炭素の成膜方法であって、基板上に、予め金属からなる成膜促進物質層が形成されていることを特徴とする窒化硼素炭素の成膜方法。成膜促進物質層が、鉄、チタン、ニッケル、白金、クロム、コバルトのいずれかを含む物質により形成されていることを特徴とする窒化硼素炭素等の成膜方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室内にプラズマを生成して窒素原子を主に励起し、励起した窒素原子を硼素原子および炭素原子と反応させて基板上に窒化硼素炭素を成膜させる窒化硼素炭素の成膜方法であって、
基板上に、予め金属からなる成膜促進物質層が形成されていることを特徴とする窒化硼素炭素の成膜方法。
【請求項２】
前記成膜促進物質層が、鉄、チタン、ニッケル、白金、クロム、コバルトのいずれかを含む物質により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の窒化硼素炭素の成膜方法。
【請求項３】
前記成膜促進物質層が、短周期律表における３Ａ族、４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族および２Ｂ族の金属のいずれかを含む物質により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の窒化硼素炭素の成膜方法。
【請求項４】
前記成膜促進物質層は、基板上に薄膜状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の窒化硼素炭素の成膜方法。
【請求項５】
前記成膜促進物質層は、真空熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングのいずれかの方法により形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の窒化硼素炭素の成膜方法。
【請求項６】
前記成膜促進物質層は、突状部を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の窒化硼素炭素の成膜方法。
【請求項７】
前記基板の温度が２５０℃未満であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の窒化硼素炭素の成膜方法。
【請求項８】
前記基板は、２５０℃以上の耐熱性を有しない物質製であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の窒化硼素炭素の成膜方法。
【請求項９】
前記基板は、紙製基板または合成樹脂製基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の窒化硼素炭素の成膜方法。
【請求項１０】
前記基板は、フレキシブル有機材料製基板またはガラス製基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の窒化硼素炭素の成膜方法。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の成膜方法により作製されたことを特徴とする窒化硼素炭素膜。
【請求項１２】
請求項１１に記載の窒化硼素炭素膜を有していることを特徴とする基板。
【請求項１３】
請求項１１に記載の窒化硼素炭素膜を有していることを特徴とするデバイス。
【請求項１４】
成膜室内にプラズマを生成して窒素原子を主に励起し、励起した窒素原子を硼素原子と反応させて基板上に窒化硼素を成膜させる方法であって、
基板上に、予め金属からなる成膜促進物質層が形成されていることを特徴とする窒化硼素の成膜方法。
【請求項１５】
前記成膜促進物質層は、鉄、チタン、ニッケル、白金、クロム、コバルトのいずれかにより形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の窒化硼素の成膜方法。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５に記載の成膜方法により作製されたことを特徴とする窒化硼素膜。
【請求項１７】
請求項１６に記載の窒化硼素膜を有していることを特徴とする基板。
【請求項１８】
請求項１６に記載の窒化硼素膜を有していることを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化硼素炭素および窒化硼素の成膜方法並びに前記成膜方法で得られた膜に関し、特に従来より低い温度で窒化硼素炭素および窒化硼素を成膜する方法並びに前記成膜方法で得られた窒化硼素炭素膜および窒化硼素膜に関し、さらに前記膜を有する基板、デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
信号伝播速度が速い超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）を実用化するためには、配線間を埋める絶縁膜用に低誘電率の材料を開発することが不可欠である。このため、誘電率に寄与する電子分極が小さい窒素、硼素、炭素化合物（窒化硼素炭素、以下原則として「ＢＣＮ」と記す）が注目されている（特許文献１）。
また、ＢＣＮは電位窓が広いこと、電界電子放出特性が良好であること、フッ酸に侵されないこと等の優れた特性を有しているため、センサー、集積回路作製時の電子描画（ナノリソグラフィ）等の各種の技術分野へ応用する研究がなされている（特許文献２、同３）。
【０００３】
現在、基板上へのＢＣＮ膜の成膜は、硼素の原料ガスとして三塩化硼素ガス（以下、ガスであることが自明な場合には、「ガス」を省略する）、ジボランその他トリメチル硼素等の有機硼素、窒素の原料ガスとして、窒素アンモニア等、炭素の原料ガスとしてメタン、エタン等を用い、高周波（１３．５６ＭＨｚ）を供給し、窒素の誘導結合プラズマを生成し、三塩化硼素とメタンを分解して硼素原子と炭素原子を、基板上にＢＣＮ膜を成膜するという方法が採用されている（特許文献１、同２）。
【特許文献１】特開２００５−２１０１３６号公報
【特許文献２】特開２００３−１８５６１７号公報
【特許文献３】特開２００４−１０３２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この際、優れた性能のＢＣＮ膜を良好な速度で成膜するために、基板温度は少なくとも３００℃、通常は３９０〜６５０℃に保持されている。
しかしながら、成膜時の基板温度は、少なくとも３００℃、通常は３９０℃以上と比較的高いため、近年ユーザからの要望が高いフレキシブル有機材料基板やガラス基板等にＢＣＮ膜を形成することは困難である。
【０００５】
このため、フレキシブル有機材料基板やガラス基板が耐えられる温度で、即ち現在よりはるかに低い温度でＢＣＮを成膜することが可能な技術の開発が望まれていた。
また、ＢＣＮが成膜されることにより種々の優れた機能が付加されることとなるフレキシブル有機材料基板やガラス基板の活用についての要望があった。
【０００６】
さらに、窒化硼素炭素と類似の性質を有する窒化硼素（炭素がなく窒化と硼素のみの化合物、以下原則として「ＢＮ」と記す）の成膜に関しても同様の要望があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者は、以上の課題を解決することを目的として鋭意研究を行った結果、種々の金属がＢＣＮの成膜を促進する、あるいは純粋な化学反応における触媒に似た効果を発揮することを見出し、その結果本願発明を完成させたものである。
以下、各請求項の発明を説明する。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、
成膜室内にプラズマを生成して窒素原子を主に励起し、励起した窒素原子を硼素原子および炭素原子と反応させて基板上に窒化硼素炭素を成膜させる窒化硼素炭素の成膜方法であって、
基板上に、予め金属からなる成膜促進物質層が形成されていることを特徴とする窒化硼素炭素の成膜方法である。
【０００９】
本請求項の発明においては、基板上には、予め金属からなる成膜促進物質層が形成されているため、３００℃未満は元より室温においてもＢＣＮを成膜することが可能になる。
本発明は、ＢＣＮの成膜において、室温を含む従来よりはるかに低い基板温度で成膜することが、種々の金属層（成膜促進物質層）を予め基板上に形成すると言う簡易な手段で実現できることを見出したことに大きな意義がある。
このような金属層を予め基板上に形成することにより、低い基板温度でＢＣＮを成膜できる理由については、かかる金属層が触媒的作用をするためと思われる。ここに、金属には、合金も含まれる。
【００１０】
また、「成膜促進物質」とは、基板上に降り注いできたプラズマ状、あるいは荷電した窒素、硼素、炭素の原子を基板上でＢＣＮ層として成膜すること、および基板上に降り注いできた未分解の原料ガスを触媒作用等の何らかの働きで分解して基板上でＢＣＮ層として成膜することの少なくとも一方を促進する効果、作用があり、その結果基板上での成膜を促進する物質を指し、「成膜促進物質層」とは、単一若しくは複数の成膜促進物質を含有する層、かかる物質のみからなる層のいずれをも含む。
【００１１】
「成膜室内にプラズマを生成して窒素原子を主に励起し、励起した窒素原子を硼素原子および炭素原子と反応させて基板上に窒化硼素炭素を成膜させる窒化硼素炭素の成膜方法」とは、例えば前記特許文献１に開示されている如き方法を指し、プラズマを利用した物理化学的蒸着である限り原料やプラズマ発生手段に相違があっても良い。特に、好ましい成膜方法として、プラズマアシスト化学気相法が挙げられる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記の窒化硼素炭素の成膜方法であって、
前記成膜促進物質層が、鉄、チタン、ニッケル、白金、クロム、コバルトのいずれかを含む物質により形成されていることを特徴とする窒化硼素炭素の成膜方法である。
【００１３】
本請求項に記載されている金属およびそれらの合金は、成膜促進効果が特に大きい金属および合金である。なお、酸で容易にエッチングできるのでパターン化し易く薄膜形成も容易であることや価格等の点から鉄が最も好ましい。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記の窒化硼素炭素の成膜方法であって、
前記成膜促進物質層が、短周期律表における３Ａ族、４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族および２Ｂ族の金属のいずれかを含む物質により形成されていることを特徴とする窒化硼素炭素の成膜方法である。
【００１５】
本請求項に記載されている金属およびそれらの合金は、Ｓｃ、Ｚｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｚｎ等やこれらの合金であり、前記の金属に次いで成膜促進効果が大きい金属である。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記の窒化硼素炭素の成膜方法であって、
前記成膜促進物質層は、基板上に薄膜状に形成されていることを特徴とする窒化硼素炭素の成膜方法である。
【００１７】
前記成膜促進物質層は、基板上に形成された金属板であってもよい。しかし、蒸着等により基板上に薄膜状に、例えば厚さ０．１μｍ程度の薄膜状に形成された成膜促進物質層の場合、前記層上に成膜するＢＣＮ膜も凹凸の少ない膜状とすることができ、優れた品質の膜を形成することが出来る。
また、成膜促進物質層の成膜条件を変えることにより、種々の条件の成膜促進物質層を形成することができ、ＢＣＮ膜の条件との整合も容易に図ることが出来る。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記の窒化硼素炭素の成膜方法であって、
前記成膜促進物質層は、真空熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングのいずれかの方法により形成されていることを特徴とする窒化硼素炭素の成膜方法である。
【００１９】
前記の成膜促進物質層の薄膜の形成方法は限定されないが、特に真空熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングのいずれかの方法により形成することが、耐熱性の低い材料にも容易に成膜可能であること等から好ましい。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、前記の窒化硼素炭素の成膜方法であって、
前記成膜促進物質層は、突状部を有していることを特徴とする窒化硼素炭素の成膜方法である。
【００２１】
ＢＣＮを厚く成膜しようとする場合、成膜促進物質の効果が薄らぐことが考えられる。即ち、上層のＢＣＮの成膜は直前の下層のＢＣＮ面上になされるため、成膜促進物質層の上にＢＣＮ層を形成する場合に比し、その効果が薄らぐ。これを緩和する手段として、成膜するＢＣＮ層の厚さに応じて成膜促進物質層に突状部を設けておくことにより、成膜の促進効果を維持することができる。突状部の高さ、一定範囲における密度等については、成膜促進物質層、ＢＣＮ層、基板により調整する必要がある。
ここに、「突状部を設けておく」には、例えばドット状（点状）、ロッド状（柱状）に金属が一定の間隔で配置されている様な場合を含む。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、前記の窒化硼素炭素の成膜方法であって、
前記基板の温度が２５０℃未満であることを特徴とする窒化硼素炭素の成膜方法である。
【００２３】
本請求項の発明においては、２５０℃未満の温度においてＢＣＮを成膜するため、耐熱性の低い材料製の基板へのＢＣＮの成膜の応用、用途が飛躍的に広がるという大きな意義を有する。
なお、本発明は、基板温度が２５０℃以上の場合を除外するものではない。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、前記の窒化硼素炭素の成膜方法であって、
前記基板は、２５０℃以上の耐熱性を有しない物質製であることを特徴とする窒化硼素炭素の成膜方法である。
【００２５】
本請求項の発明においては、２５０℃以下の耐熱性しか有しない材料製の基板上にＢＣＮを成膜していることとなるため、耐熱性の低い材料、特に室温程度の耐熱性しか有しない材料製の基板へのＢＣＮの成膜の応用、用途が飛躍的に広がるという大きな意義を有する。
なお、本発明は２５０℃未満の耐熱性しか有しない材料製の基板以外の基板を除外するものではない。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、前記の窒化硼素炭素の成膜方法であって、
前記基板は、紙製基板または合成樹脂製基板であることを特徴とする窒化硼素炭素の成膜方法である。
【００２７】
本請求項の発明においては、紙、合成樹脂等の耐熱性の低い物質製の基板にＢＣＮ層を成膜させることにより、優れた性能を有する電子ペーパ、リトマス試験紙の様な使い捨て型のイオンの検査用紙等を提供することが可能となる。
なお、ここに「紙」とは、樹脂等を含浸させた合成紙等を含む。
また、基板上に窒化硼素炭素膜が形成された構造が複数回繰返して重なっているいわゆるサンドウィッチ構造の場合には、そのうちの１の構造（繰返し）の基板が紙、合成樹脂等の２５０℃以上の耐熱性を有しない物質製であれば、本請求項の発明に含まれる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明は、前記の窒化硼素炭素の成膜方法であって、
前記基板は、フレキシブル有機材料製基板またはガラス製基板であることを特徴とする窒化硼素炭素の成膜方法である。
【００２９】
本請求項の発明においては、フレキシブル有機材料製またはガラス製の基板にＢＣＮ層を成膜させることにより、優れた性能を有する電子ペーパ、ディスプレイボード、機能つき窓ガラス等を提供することが可能となる。
特に、ＢＣＮは透明であるので、ガラス製基板に成膜して画期的な製品が開発されることが期待できる。
ここに、「フレキシブル有機材料」とは、屈曲や折り曲げが可能なプラスチックの薄板や薄膜のみならず、ゴム、皮やそれらの化学的処理品等をも含む。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の成膜方法により作製されたことを特徴とする窒化硼素炭素膜である。
【００３１】
本請求項の発明は、製造方法の発明である請求項１から請求項１０を、製造物であるＢＣＮ膜から捉えたものである。
【００３２】
請求項１２に記載の発明は、
請求項１１に記載の窒化硼素炭素膜を有していることを特徴とする基板である。
【００３３】
本請求項の発明は、製造方法の発明である請求項１から請求項１０を、製造物であるＢＣＮ膜を有している基板から捉えたものである。
【００３４】
請求項１３に記載の発明は、
請求項１１に記載の窒化硼素炭素膜を有していることを特徴とするデバイスである。
【００３５】
本請求項の発明は、製造方法の発明である請求項１から請求項１０を、製造物であるＢＣＮ膜を有しているデバイスから捉えたものである。
ここに、「デバイス」とは、ガスセンサー、イオンセンサー、電子ペーパ、ＵＬＳＩ、機能つき窓ガラス等の各種の機能を有する物質や物品の部品や一部という意味であり、半導体デバイスに限定されない。また、基板表面に形成されている層等の機能物質、物品層の保護膜や絶縁膜に使用されている等付属的要素として使用されている場合も含まれる。
【００３６】
請求項１４に記載の発明は、
成膜室内にプラズマを生成して窒素原子を主に励起し、励起した窒素原子を硼素原子と反応させて基板上に窒化硼素を成膜させる方法であって、
基板上に、予め金属からなる成膜促進物質層が形成されていることを特徴とする窒化硼素の成膜方法である。
【００３７】
前記した発明は、ＢＣＮと類似した性質を有するＢＮの成膜にも適用できる。
本請求項の発明は、ＢＣＮの成膜についての請求項１の発明に対応するＢＮ（特に、ｈ−ＢＮ）の成膜に関する発明である。
【００３８】
請求項１５に記載の発明は、前記の窒化硼素の成膜方法であって、
前記成膜促進物質層は、鉄、チタン、ニッケル、白金、クロム、コバルトのいずれかにより形成されていることを特徴とする窒化硼素の成膜方法である。
【００３９】
本請求項の発明は、ＢＣＮの成膜についての請求項２の発明に対応するＢＮの成膜に関する発明である。
【００４０】
請求項１６に記載の発明は、
請求項１４または請求項１５に記載の成膜方法により作製されたことを特徴とする窒化硼素膜である。
【００４１】
本請求項の発明は、製造方法の発明である請求項１４または請求項１５を、製造物であるＢＮ膜から捉えたものである。
【００４２】
請求項１７に記載の発明は、
請求項１６に記載の窒化硼素膜を有していることを特徴とする基板である。
【００４３】
本請求項の発明は、製造方法の発明である請求項１４または請求項１５を、製造物であるＢＮ膜を有している基板から捉えたものである。
【００４４】
請求項１８に記載の発明は、
請求項１６に記載の窒化硼素膜を有していることを特徴とするデバイスである。
【００４５】
本請求項の発明は、製造方法の発明である請求項１４または請求項１５を、製造物であるＢＮ膜を有しているデバイスから捉えたものである。
【発明の効果】
【００４６】
本発明においては、従来よりはるかに低い温度、室温においても、品質の優れたＢＣＮ膜を成膜することが可能である。このため、紙製、合成樹脂製、フレキシブル有機材料製基板やガラス製基板等の様に、耐熱性が低い材料からなる基板上にＢＣＮを成膜することが可能となる。
また、近年ユーザからの要望が高い、表面にＢＣＮ膜が形成されたフレキシブル有機材料基板やガラス基板等を提供することが可能になる。
また、各種のセンサー、電子ペーパ、ディスプレーボード、機能つき窓ガラス、ＵＬＳＩ等に優れたデバイスを提供することが可能になる。
【００４７】
また、ＢＣＮと類似した性質を有するＢＮにおいても、同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００４９】
（第１の実施の形態）
本実施の形態は、基板の上に予め薄い鉄の層を形成しておくものである。以下、図１を参照しつつ本実施の形態を説明する。
（１）ＢＣＮを成膜する装置
図１は、本実施の形態のＢＣＮを成膜する装置１００の構成を、概念的に示す図である。図１において、１０１は円筒状の容器であり、１０２は誘導結合プラズマ生成部であり、１０３は整合器であり、１０４は高周波電源であり、１０５は窒素導入部であり、１０６は基板保持部であり、１０７はヒータであり、１０８はバイアス印加部であり、１０９は塩化硼素導入部であり、１１０はメタン導入部であり、１１１は排気孔である。
また、２００は基板部であり、２０１は有機材料製の基板であり、２１０はその表面に蒸着により形成された厚さ０．１μｍの鉄の層（膜）であり、２２０は鉄の層の表面に成膜されたＢＣＮの層（膜）である。
【００５０】
容器１０１内は、図示しない真空ポンプにより１×１０−６Ｔｏｒｒ程度の真空にすることが可能である。
高周波電源１０４は、０．５ｋｗ〜１０ｋｗまでの高周波電力を供給することが可能である。この際、負荷とのインピーダンスの整合は、整合器１０３によりなされる。なお、周波数は、１３．５６ＭＨｚである。
誘導結合プラズマ生成部１０２は、容器１０１の上部に設置されており、さらに上部から供給される窒素を、高周波によりプラズマ化する。
ヒータ１０７は、基板２０１を基板部２００共々一定の温度に加熱し、保持しておくものであり、本装置のヒータは、基板２０１を最高６５０℃に加熱し、保持することが可能である。
バイアス印加部１０８は、基板保持部１０６上に設置された基板２０１にバイアス電圧を印加するものである。
【００５１】
（２）ＢＣＮを成膜する工程
塩化硼素（三塩化硼素）は、容器１０１内に水素をキャリアガスとして導入される。
窒素と塩化硼素の体積流量比（以下、「体積」は、省略する）（窒素／塩化硼素）は０．１〜１０．０、メタンと塩化硼素の流量比（メタン／塩化硼素）は０．０１〜５．０、水素と塩化硼素の流量比（水素／塩化硼素）は０．０５〜５．０の間において設定を調節することが可能である。
これにより、基板２０１の温度に応じて、低誘電率を有するＢＣＮ膜が得られる最適の原料ガスの流量比とすることが可能である。
また、これらの原料ガスの比率を変更することにより、成膜させるＢＣＮの組成を、ひいては性質を調節することも可能である。
【００５２】
ＢＣＮ膜の成膜は、容器１０１の内部を１×１０−６Ｔｏｒｒ程度の真空にした後、容器１０１の上部から窒素を、容器１０１の側部の上方かつ誘導結合プラズマ生成部１０２の下方の塩化硼素導入部１０９から塩化硼素を水素と共に、さらにその下方のメタン導入部１１０からメタンをそれぞれ細い矢印で示す様に容器１０１の内部に導入し、併せて高周波電源１０４から誘導結合プラズマ生成部１０２に高周波を供給することによりなされる。
即ち、容器１０１の上部で窒素が高周波の作用でプラズマ化され、更にプラズマ化した窒素原子は太い矢印で示す様に、下方にある基板部２００の方向に加速され、高速で移動するが、この際容器１０１側部から導入された三塩化硼素（ＢＣｌ３）分子と激突して硼素原子と塩素原子を分離させ、またメタンの分子と激突して炭素原子と水素原子を分離させる。
なお、図１において、容器１０１内の基板部２００の上部の点線で囲んだ範囲内でプラズマが発生している。
【００５３】
発生した硼素原子と炭素原子は、プラズマ状の窒素原子の運動量の一部を受取って、プラズマ状の窒素と共に下方にある基板上に高速で降り注ぐ。また、未分解の原料ガスも基板に降り注ぐが、基板上の鉄の触媒的な作用により分解される。それらの結果、基板上にＢＣＮが成膜する。
また、激突により発生した塩素原子は、塩化硼素のキャリアガスである水素、メタンが分解して発生した水素と速やかに反応して塩化水素となり、残りの水素と共に排気孔１１１から排出される。
なおこの際、容器１０１の内部は、０．６Ｔｏｒｒ程度に保持されている。
【００５４】
（３）ＢＣＮの成膜速度
成膜時の温度を室温から２００℃の範囲で種々変えて、１０分間におけるＢＣＮ膜の成膜速度を調べた。その様子を、図２に示す。図２において、縦軸は形成されたＢＣＮ膜（層）の成膜厚さ（ｎｍ）であり、横軸は成膜時の温度（℃）であり、白丸は本実施の形態における実測値であり、黒三角は参考として従来より用いられているシリコン基板上に成膜させたときの実測値である。
図２から、鉄の層の上には、室温においても実用可能な速度で成膜がなされている事が判る。また、同じく、シリコン基板に比較して、成膜速度（膜の堆積速度）がはるかに速いことが判る。
【００５５】
（４）ＢＣＮ膜の性能試験
ａ）比誘電率
本実施の形態のＢＣＮ膜の比誘電率を測定したが、２．２〜２．６程度であり、極めて良好であった。
【００５６】
ｂ）電界電子放出特性
本実施の形態のＢＣＮ膜の電界電子放出特性を調べた。測定結果を図３に示す。図３において、縦軸はエミッションカレント（放出された電子による電流）（Ａ、アンペア）であり、横軸は電界強度（Ｖ／μｍ）であり、実線は鉄製の基板２０１上に２００℃で成膜させた本実施の形態のＢＣＮの実測値であり、点線は比較例としてシリコン基板上に６５０℃で成膜させたＢＣＮの実測値である。本実施の形態のＢＣＮ膜の電界電子の放出の閾値（電子放出電流が１×１０−９Ａの時の電界）は８．６Ｖ／μｍと評価され、成膜する温度が低いにもかかわらず、値の増加は見られない。
また、電子電流は、比較例よりも大きいことが判る。
【００５７】
図４に、成膜時の基板２０１の温度が２００℃、１５０℃、１００℃、５０℃のときの電界電子放出特性の変化を示す。本図において、実線は２００℃の場合であり、破線は１５０℃の場合であり、一点鎖線は１００℃の場合であり、２点鎖線は５０℃の場合である。図４により、電子を放出する電界強度の閾値が低いことが判る。
図５に、同じく基板２０１の温度が２００℃、１５０℃、１００℃、５０℃のときの電界電子の放出の閾値を示す。図５において、縦軸は電界強度の閾値であり、横軸は成膜時の基板の温度である。基板の温度を変化させて閾値を制御することも可能であることが判る。
【００５８】
ｃ）膜の付着力
ＢＣＮ膜２２０と鉄の層（膜）２１０を設けた基板２０１との付着力については、シリコン基板にＢＣＮ膜を形成したときと同じ程度であった。
ｄ）ヤング率
４ＧＰａであり、シリコン基板に形成したときと同じである。従って、ＵＬＳＩ、ＴＦＴ等の配線層間絶縁膜にも使用可能である。
ｅ）結晶構造
アモルファス状であり、シリコン基板に形成したときと同じである。
【００５９】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、原料ガスを調整して炭素の含有量を減らしたＢＣＮ（ｓ−ＢＣＮ）を３５℃で成膜したものである。基板等のその他の条件は、第１の実施の形態と同じである。
本第２の実施の形態のＢＣＮ膜の電界電子放出特性を、図６に示す。
第１の実施の形態と比較した場合、電界強度の閾値が低いことが判る。これを、図７に示す。図７の二重丸が本実施例のＢＣＮであり、白丸は図５に示す第１実施例と同じである。
【００６０】
（第３の実施の形態）
本実施の形態は、成膜促進物質層として鉄の薄膜に代えて、チタン、ニッケル、白金、クロム、コバルトの薄膜を採用したものである。本実施の形態においても、室温から２００℃程度の低い基板温度であるにもかかわらず、優れた性質を有するＢＣＮ膜を成膜することが可能であった。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明により、ＢＣＮ膜が形成されたフレキシブル有機材料基板やガラス基板等を提供することが可能となるため、書込みと消去が自由な電子ペーパ、機能薄膜を張付けた使い捨て型のセンサー類、ブラインド機能を有する窓ガラス等にＢＣＮを応用することが可能となる。
またその結果、従来以上に性質、機能が優れた電子ペーパ、センサー類、窓ガラス等を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明のＢＣＮ膜を成膜する装置１００の構成を概念的に示す図である。
【図２】図１に示す装置を使用してＢＣＮを成膜する際に、基板の温度を変えるとＢＣＮ膜の成膜速度が変化する様子を示す図である。
【図３】第１の実施の形態のＢＣＮ膜の電界電子放出特性の１例を示す図である。
【図４】第１の実施の形態のＢＣＮ膜の成膜時に、基板温度を変化させたときの電界電子放出特性の変化を示す図である。
【図５】第１の実施の形態のＢＣＮ膜の成膜時に、基板温度を変化させたときに電界電子の放出の閾値がどの様に変化しているかを示す図である。
【図６】第２の実施の形態のＢＣＮ膜の電界電子放出特性の１例を示す図である。
【図７】第２の実施の形態のＢＣＮ膜の電界電子を放出する電界強度の閾値が低いことを示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０１    円筒状の容器
１０２    誘導結合プラズマ生成部
１０３    整合器
１０４    高周波電源
１０５    窒素導入部
１０６    基板保持部
１０７    ヒータ
１０８    バイアス印加部
１０９    塩化硼素導入部
１１０    メタン導入部
１１１    排気孔
２００    基板部
２０１    基板
２１０    鉄の層（膜）
２２０    ＢＣＮの層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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