JP3067737B2 - 酸化バナジウム膜のプラズマエッチング方法 - Google Patents
酸化バナジウム膜のプラズマエッチング方法Info
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Description
のプラズマエッチング方法に関し、更に詳しくは、下地
である絶縁層とのエッチング比を高くした酸化バナジウ
ム膜のプラズマエッチング方法に関するものである。
抗が大きく変化する材料として知られており、この性質
を利用して、温度計測や赤外線検出を行う膜として多用
されている。このような膜を形成する際、温度変化を効
率良く生じさせるために、50nmから200nm程度
の厚さを有する酸化バナジウム膜を成膜し、更に、温度
変化を起こす領域を制限するために加工する必要があ
る。従来、酸化バナジウム膜を加工する方法としては、
物理的なイオン衝撃でエッチングするイオンミリング法
(例えば、ワダ他、ソサエティ・オブ・フォトオプチィ
カル・インスツルメンテイション・エンジニアズ、プロ
シーディング、1997年、第3224巻、46頁、5
行目)と、化学的に揮発性の高い物質に反応させて蒸発
させるプラズマエッチング法(例えば、ビュヘイ他、ジ
ャーナル・オブ・ヴァキュアム・サイエンス・アンド・
テクノロジー、1986年、第A4巻、440〜442
頁)とがあった。
グ法では、酸化バナジウム膜とその下層である絶縁層と
のエッチング速度がほとんど同じであるため、酸化バナ
ジウム膜をエッチング加工する際に絶縁層までエッチン
グされ、例えば図6に示すように、絶縁層のさらに下に
形成された配線などに損傷を与えることがあった。ま
た、イオンを中和するためにイオンミリング装置から熱
電子を放出させており、このため、酸化バナジウム膜の
下に形成された回路に電荷が溜り、絶縁破壊が生じるこ
とが多かった。
る絶縁破壊はないが、前述のビュヘイらは、プラズマエ
ッチングする際に酸化バナジウム膜上に形成するマスク
を金製にする必要があると説明している。この金製のマ
スクを除去する際、沃素と沃化カリウムとを含むエッチ
ング液を用いる必要があり、このような溶液を用いる
と、マスク除去後の酸化バナジウム膜の特性が変化した
り、あるいは、酸化バナジウム膜そのものが溶解してし
まうことがあった。また、酸化バナジウム膜のエッチン
グ速度を大きくし、かつ、酸化バナジウム膜と絶縁層と
のエッチング速度の比、すなわちエッチング選択比を良
くすることは、現状の技術ではできない。このため、マ
スクで覆われていない酸化バナジウム膜領域の下地の絶
縁層までエッチングされ、絶縁層のうち薄い部分に孔が
開いて、その下の配線がエッチングされることがあっ
た。
ウム膜のエッチング速度を改善し、下地の絶縁層とのエ
ッチング選択性を改善し、エッチング阻止用のマスクと
して金以外の材料を使用できることが要望されている。
すなわち、本発明の目的は、下地である絶縁層とのエッ
チング比を高くした酸化バナジウム膜のプラズマエッチ
ング方法を提供することである。
に、本発明に係る酸化バナジウム膜のプラズマエッチン
グ方法は、絶縁層上に成膜された酸化バナジウム膜をプ
ラズマエッチングする際、フッ素原子数6以上のフッ化
物ガスを体積比で10%以上含むエッチングガスを用い
ることを特徴としている。
6ガスやC3F8ガスである。本発明により、酸化バナジ
ウム膜のエッチング反応性が高まり、酸化バナジウム膜
と絶縁層とのエッチング比が、従来に比べて遥かに大き
くなる。従って、酸化バナジウム膜をエッチングする
際、絶縁層が大きくエッチングされることが防止され
る。エッチングガス圧力は、通常、7Pa〜12Paの
範囲内である。また、この圧力範囲内でエッチングガス
を毎分100cc以上流すことにより、エッチングガス
がエッチング室に滞在する時間は短くなり、エッチング
反応を更に促進することができる。
る。また好適には、エッチングガスが、フッ化物ガスと
炭酸ガスとの混合ガスである。これにより、酸化バナジ
ウム膜のエッチング速度を毎分200nm以上の速度に
することができる。本発明の好適な実施態様(以下、第
1の実施態様と言う)としては、酸化バナジウム膜上に
レジスト膜を成膜し、次いで、レジスト膜をパターンニ
ングしてマスクを形成し、更に、酸化バナジウム膜をプ
ラズマエッチングする。
下、第2の実施態様と言う)としては、酸化バナジウム
膜上に絶縁膜を成膜し、次いで、絶縁膜をパターンニン
グしてマスクを形成し、更に、酸化バナジウム膜をプラ
ズマエッチングする。これにより、酸化バナジウム膜の
表面を大気に晒すことがないため、酸化バナジウム膜の
特性に影響を及ぼさずにエッチング加工することができ
る。
シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜である。この場合、
シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜をパターンニングす
る際、例えばCHF3ガスとO2ガスとの混合ガスを用い
てプラズマエッチングする。これにより、マスクの加工
が完了した時点で、マスク直下の酸化バナジウム膜のエ
ッチングの進行を従来に比べて遥かに効果的に停止する
ことができる。CHF3ガスとO2ガスとの混合ガス中の
CHF3ガスの体積比は、80%以上であることが好ま
しい。
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつより
詳細に説明する。実施形態例 本実施形態例では、先ず、センサとして動作させる回路
を有する回路基板1の上に形成された絶縁層3の上に、
酸化バナジウム膜4をスパッタ法で150nmの厚さで
成膜した(図1)。回路基板1は金属配線2を有する。
本実施形態例では、絶縁層3はSiNXからなるSiNX
膜3であり、厚さは200nmである。絶縁層3は、S
iO2からなる層であってもよい。次いで、酸化バナジ
ウム膜4を熱処理した後、化学気相堆積法により絶縁膜
としてSiO2膜5を58nmの厚みで成膜した。更
に、この膜をエッチング阻止用のマスクとして利用する
ため、レジスト膜6を成膜してパターン形成し(図
1)、SiO2膜5をプラズマエッチングした(図
2)。プラズマエッチング条件を以下に示す。 流量 : 24sccm ガス流量比率 : CHF3/O2=83.5/16.5 圧力 : 10Pa 電力 : 1200W エッチング時間 : 4分
きのSiNX膜3、酸化バナジウム膜4及びSiO2膜5
のエッチング深さとエッチング時間との関係を示すグラ
フ図である。図4から得られた各膜のエッチング速度
(単位:nm/分)を以下に示す。 酸化バナジウム膜:4.4 SiNX膜:78.2 SiO2膜:34.5
チング選択比が得られる。 酸化バナジウム膜/SiNX膜:0.06 酸化バナジウム膜/SiO2膜:0.13 SiO2膜/SiNX膜:0.44 酸化バナジウム膜/SiNX膜または酸化バナジウム膜
/SiO2膜のエッチング選択比が0.2よりも小さい
ことから、このエッチング条件では絶縁層3がエッチン
グされて酸化バナジウム膜4が露出しても、酸化バナジ
ウム膜4のエッチングはほとんど進行しないことが判
る。
するために、エッチングガスをSF 6ガスとCO2ガスと
の混合ガスに変えた。酸化バナジウム膜4のエッチング
条件を以下に示す。 流量:174sccm ガス流量比率:SF6/CO2=15/85 圧力:7Pa 電力:500W(電力密度0.13W/cm2) エッチング時間:40秒
ある。また、図5は、この条件でプラズマエッチングし
たときの各膜のエッチング時間とエッチング深さとの関
係を示すグラフ図である。この条件で得られた各膜のエ
ッチング速度(単位:nm/分)を以下に示す。 酸化バナジウム膜:292.2 SiNX膜:56.4 SiO2膜:14.9 また、この条件で得られたエッチング選択比を以下に示
す。 酸化バナジウム膜/SiNX膜:5.2 酸化バナジウム膜/SiO2膜:19.6 SiO2膜/SiNX膜:0.3
0sccm以上で流してエッチングすると、酸化バナジ
ウム膜4のエッチング速度は200nm/分以上にな
り、酸化バナジウム膜/SiNX膜のエッチング選択比
は5以上になる。従って、酸化バナジウム膜4のエッチ
ングが完了した時点で、下地であるSiNX膜3をほと
んどエッチングすることなくエッチングを停止できる。
さらにマスクとして用いたSiO2膜5もほとんどエッ
チングされないため、SiO2膜5は、エッチング阻止
マスクとしての機能を充分に果すことができる。また、
エッチングガス流量は、従来に比べて少ない。
膜の厚さは60nm以下であればよい。絶縁膜をプラズ
マエッチングする際に使用するエッチングガスは、CH
F3ガスを体積比で80%以上含むガスであって、毎分
20〜30ccの範囲内でエッチング室に流されること
が好ましい。また、レジスト膜6のエッチング速度は、
毎分153nmであった。レジスト膜6は通常1000
nm以上の厚みであるので、レジスト膜6を酸化バナジ
ウム膜4のエッチング阻止マスクとして使用することが
可能である。
して用いた場合の酸化バナジウム膜のエッチング速度を
実験により測定したところ、以下に示す結果が得られた
(エッチング速度の単位:nm/分) 酸化バナジウム膜:29.2 SiNX膜:33.8 SiO2膜:22.6 混合ガス流量:毎分100cc/以上 上記ように、酸化バナジウム膜のエッチング速度は毎分
29.2nmであり、酸化バナジウム膜の大きなエッチ
ング速度は得られなかった。従って、酸化バナジウム膜
のエッチング用ガスとして炭酸ガスに混合するガスは、
フッ素の原子数が6以上であるフッ化物ガスを用いる必
要がある。
酸化バナジウム膜をプラズマエッチングする際、フッ素
原子数6以上のフッ化物ガスを体積比で10%以上含む
エッチングガスを用いる。これにより、酸化バナジウム
膜と絶縁層とのエッチング比が、従来に比べて大きく異
なるので、例えば絶縁層下に回路が形成されている場
合、回路への電荷蓄積による絶縁破壊が起こらず、配線
がエッチングされない。また、酸化バナジウム膜のエッ
チング形状は良好である。
する前の基板断面図である。
エッチングを終えたときの基板断面図である。
加工を終えたときの基板断面図である。
ガス雰囲気の下でプラズマエッチングした際のSiO2
膜,SiNX膜及び酸化バナジウム膜のエッチング深さ
とエッチング時間との関係を示すグラフ図である。
ガス雰囲気の下でプラズマエッチングした際のSiO2
膜、SiNX膜及び酸化バナジウム膜のエッチング深さ
とエッチング時間との関係を示すグラフ図である。
断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 絶縁層上に成膜された酸化バナジウム膜
をプラズマエッチングする際、フッ素原子数6以上のフ
ッ化物ガスを体積比で10%以上含むエッチングガスを
用いることを特徴とする酸化バナジウム膜のプラズマエ
ッチング方法。 - 【請求項2】 絶縁層がシリコン窒化膜であることを特
徴とする請求項1に記載の酸化バナジウム膜のプラズマ
エッチング方法。 - 【請求項3】 エッチングガスが、フッ化物ガスと炭酸
ガスとの混合ガスであることを特徴とする請求項1又は
2に記載の酸化バナジウム膜のプラズマエッチング方
法。 - 【請求項4】 酸化バナジウム膜上にレジスト膜を成膜
し、 次いで、レジスト膜をパターンニングしてマスクを形成
し、 更に、酸化バナジウム膜をプラズマエッチングすること
を特徴とする請求項1から3のうち何れか1項に記載の
酸化バナジウム膜のプラズマエッチング方法。 - 【請求項5】 酸化バナジウム膜上に絶縁膜を成膜し、 次いで、絶縁膜をパターンニングしてマスクを形成し、 更に、酸化バナジウム膜をプラズマエッチングすること
を特徴とする請求項1から3のうち何れか1項に記載の
酸化バナジウム膜のプラズマエッチング方法。 - 【請求項6】 絶縁膜が、シリコン酸化膜又はシリコン
窒化膜であることを特徴とする請求項5に記載の酸化バ
ナジウム膜のプラズマエッチング方法。 - 【請求項7】 シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜をパ
ターンニングする際、CHF3ガスとO2ガスとの混合ガ
スを用いてプラズマエッチングすることを特徴とする請
求項6に記載の酸化バナジウム膜のプラズマエッチング
方法。 - 【請求項8】 CHF3ガスとO2ガスとの混合ガス中の
CHF3ガスの体積比が、80%以上であることを特徴
とする請求項7に記載の酸化バナジウム膜のプラズマエ
ッチング方法。
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