JPH01104761A - パターン化ダイヤモンド状炭素膜の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、ダイヤモンド状炭素膜のパターン化に関する
。

本発明は、とくに、電子デバイスの分野におけるダイヤ
モンド状炭素膜のパターン化に関する。

〔従来技術〕

本発明者らは先にダイヤモンド炭素膜（硬質炭素膜）の
製膜法において炭素原子を用いた新規材料の気相合成に
関し鋭意研究、検討を行なった結果、特定の原料ガスの
存在下でのプラズマＣＶＤ法又はイオンビーム法により
、基板上に結晶ダイヤモンドに近い性質をもつアモルフ
ァス材料の強固な薄膜合成に成功し、特に、プラズマＣ
ＶＤ法においては製膜条件と膜特性の関係が明白となり
、膜質を自由にコントロールできるまでにいたり、特願
昭６１−２９６６１２号として出願した。

ダイヤモンド状炭素膜（硬質炭素膜）は。

科学的に非常に安定で、通常の酸、アルカリ。

有機溶剤に侵されず、またダイヤモンドなみの硬度を有
し、さらに絶縁性に優れている（ドーピングによって抵
抗値が制御できる。）。

このように硬質炭素膜は他に比類のない優れた特性を持
つでおり、各種、電子デバイスの絶縁層、保護膜、ある
いは機能性膜に応用が期待される。

しかし硬質炭素膜はその科学的安定性のためにウェット
・エッチなどの微細加工が難しく、デバイス化を阻害す
る一要因となっていた。

〔目　　的〕

本発明は、基板上に形成されたダイヤモンド状炭素膜を
容易に微細パターン化することを目的とするものである
。

〔構　　成〕

本発明は、基板上にパターン化したレジスト層を形成し
た後、その上にダイヤモンド状炭素膜を形成し、ついで
リフト・オフ法によりそのレジストおよびレジスト上の
ダイヤモンド状炭素膜を除去することを特徴とするパタ
ーン化ダイヤモンド状炭素膜の製法に関する。　本発明
のレジスト層は、ＩＣ等の製造工程で使用されているの
と同様の方法で目的とする基板上にパターン模様をもっ
て形成する。

レジスト材料としては、ポジ型レジスト（東京応化ＯＦ
　Ｐ　Ｒ８００，Ｔ　Ｓ　Ｍ　Ｒ８８００，シュプレ１
３５０．１４００）　、ネガ型レジスト（東京応化○Ｍ
Ｒ−８０）がある。

このようにして形成されたレジストパターン上にダイヤ
モンド状炭素膜を形成する。

その−例をプラズマＣＶＤ法により説明すれば次のとお
りである。ここで用いた装置は平行平板型プラズマＣＶ
Ｄ装置であり、セルフバイアスのため正イオンの衝撃が
促進されるＲＦ給電側に基板をセットする。原料ガスに
は炭化水素（ＣＨ４，Ｃ２Ｈ，、Ｃ，Ｈ，、Ｃ４Ｈ□。

など）゛と水素との混合を用いる。このようにして、平
行平板間に高周波電界（１３，５６ＭＨｚ）を印加する
とグロー放電が発生し、原料ガスはラジカルとイオンと
に分解され反応し、基板上に炭素原子と水素原子とから
なるアモルファスあるいは微結晶質の少なくとも一方を
含む硬質炭素膜が堆積する。この硬質炭素膜はダイヤモ
ンド状炭素膜、ｉ−ｃ膜、アモルファスダイヤモンド膜
あるいはダイヤモンド薄膜などと呼ばれている。なお、
反応条件は表−１のとおりである。

表−１ このようにして製膜されたダイヤモンド状炭素膜はＸ−
ｒａｙ及び電子解析分析よりアモルファス状態（ａ　−
Ｃ：　Ｈ）または、約５０〜１００人程度の微結晶粒を
含むアモルファス状態であり、更に２、ＩＲ吸収法及び
ラマン分光法による分析の結果、炭素原子はＳＦ３の混
成軌道とＳＦ３の混合軌道とを形成した原子間結合状態
が混在していることが明らかとなった。

また、ＩＲ吸収ピークの面積より膜中の水素量を算出し
たところ、製膜条件によって異なるものの約０．５〜１
０ａｔｏｍｉｃ％の範囲であった。

前記のＩＲ吸収、ラマン分光の測定結果は第３図、第４
図に示したとおりであり、また。

製膜されたダイヤモンド状炭素膜の物性は表−２のとお
りであった。

表−２ 注）測定法；比抵抗（ρ）にプレナー型セルによるＩ−
Ｖ物性゛　　より。

ビッカース硬度（Ｈ）二マイクロビッカース計屈　折　
率（ｎ）：エリプソメータ 欠陥密度　：ＥＳＲ 表−２の結果を含めた上記試験から、本発明者らはＲＦ
高出力小さく、圧力が低いほど得られた膜の比抵抗値及
び硬度の増加することも確めた。さらに、硬質炭素膜は
、常温から約１５０℃というように比較的低い温度にお
いて製造した場合でもあまり膜質が劣化しない特徴を有
しているため、素子製造プロセスの低温化には最適であ
り、使用する基板材料の選択自由度が広がる。また、本
発明者らは、同時に、前記原料ガスを用いてのイオンビ
ーへ法によってもプラズマＣＶＤ法によっても、はぼ同
質のダイヤモンド状炭素膜が製膜しうろことも確めた。

更に、表−２から容易に推察しうるように、ダイヤモン
ド状炭素膜の物性（特性）は非常に広範囲に変えられる
ことが判る。

硬質炭素膜は下記の実施例以外にも多様な応用があり（
例えばパシベーション膜、ＥＬ素子絶縁層、発光層、半
導体素子の層間絶縁、サーマルヘッドの発熱層、その他
、電子デバイス全般）それら全てに本発明は適用可能で
ある。

〔実施例〕

実施例１ 本実施例は我々の開発した硬質炭素膜のリフト・オフ法
を液晶駆動用のＭＩＭ素子に適用した例である。但し第
１図に示したのは全工程中のリフト・オフ法を使用した
部分のみ示した。基板１上に下部電極パターン２が形成
されており、これに硬質炭素膜の不必要な部分にレジス
トパターン３を形成する。レジスト材料としてはポジ型
、ネガ型どちらでもよく、膜厚は３０００人〜４μｍ（
望ましくは５０００人〜２μｍ）であった。

この上から硬質炭素膜４をプラズマＣＶＤ法あるいはイ
オンビーム法、熱フイラメント法等にて形成した。硬質
炭素膜４の膜厚は数１００人〜数１０００人（通常は２
５０〜３０００人）でレジストの変質を考えて比較的低
温で製膜する必要がある。プラズマＣＶＤ法の場合には
室温〜２００℃（望ましくは室温〜１５０℃）である。

次に、レジスト剥離液もしくはアセトン等の有機溶剤を
用いてレジスト３を剥にすることにより、レジスト上の
硬質炭素膜４（不必要な部分）が除去され、必要とされ
る部分のみ硬質炭素膜４がパターンされることになる。

実施例２ 本実施例は本発明をＴ　Ｆ　Ｔ　（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ
Ｔ　ｒａｎｓｉｓｔｅｒ）に適用した例である。基板１
に半導体薄膜５及びソース電極６、ドレイン電極７が形
成されている。これに硬質炭素膜の不必要な部分にレジ
ストパターン３を形成する。レジスト材料及び膜厚は実
施例１と同様である。次にこの上から硬質炭素膜４をプ
ラズマＣＶＤ法あるいはイオンビーム法、熱フイラメン
ト法等で形成した。硬質炭素膜４の膜厚は５００〜２０
００人が適当であり、製膜温度は実施例１と同様室温〜
１５０℃が望ましい。

次に実施例１と同様の方法で硬質炭素膜４をリフト・オ
フしてゲート絶縁膜とした。さらに最上部にゲート電極
７を形成し、Ｔ　Ｆ’Ｔが完成する。

〔効　　果〕

本発明により、硬質炭素膜の微細加工が可能となり、＠
子デバイスへの応用がはかれる。

硬質炭素膜は、結晶ダイヤモンドに近い物性を有し、電
子デバイスとして応用した場合への効果を生む。

■　化学的に安定で耐薬品性、耐環境性に強い素子がで
きる。

■　高硬度であり、機械的損傷に強い素子ができる。

■　硬質炭素膜は低温で製膜でき、電極材料との界面が
きれいで特性の向上がはかれる。

【図面の簡単な説明】 第１図は実施例１の製造工程を示し、（ａ）は（ｂ）の
Ｘにおける断面図であり、（ｂ）は上面図である。第２
図は実施例２の製造工程を示す。第３図、第４図は本発
明ダイヤモンド状炭素膜のＩＲ吸収スペクトルおよびラ
マン分光の測定図である。 １・・・基　板　　　　　２・・・下部電極３・・・レ
ジストパターン ４・・・ダイヤモンド状炭素膜（硬質炭素膜）５・・・
半導体薄膜　　　６・・・ソース電極７・・・ドレイン
電極　　８・・・ゲート電極目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基板上にパターン化したレジスト層を形成した後、
   その上にダイヤモンド状炭素膜を形成し、ついでリフト
   ・オフ法によりそのレジストおよびレジスト上のダイヤ
   モンド状炭素膜を除去することを特徴とするパターン化
   ダイヤモンド状炭素膜の製法。