JPH0271518A - 電子素子の製造方法 - Google Patents
電子素子の製造方法Info
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- JPH0271518A JPH0271518A JP63159735A JP15973588A JPH0271518A JP H0271518 A JPH0271518 A JP H0271518A JP 63159735 A JP63159735 A JP 63159735A JP 15973588 A JP15973588 A JP 15973588A JP H0271518 A JPH0271518 A JP H0271518A
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Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
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〕
本発明は炭素原子および水素原子を主な組織形成元素と
し、非晶質あるいは微結晶質の少なくとも一方を含む硬
質炭素膜を用いた電子素子の製造方法に関する。
し、非晶質あるいは微結晶質の少なくとも一方を含む硬
質炭素膜を用いた電子素子の製造方法に関する。
本発明者らは上記のような硬質炭素膜(通称、i−C膜
、ダイヤモンド状炭素膜、並びにダイヤモンド薄膜を含
む)はプラズマCVD法、イオンビーム法、気相成膜法
にて特定の製膜条件下で得られることを既に確認してい
る。特に、プラズマCVD法においては製膜条件と膜特
性との関係が明確になり、膜質を自由にコントロールで
きるまでに至った。
、ダイヤモンド状炭素膜、並びにダイヤモンド薄膜を含
む)はプラズマCVD法、イオンビーム法、気相成膜法
にて特定の製膜条件下で得られることを既に確認してい
る。特に、プラズマCVD法においては製膜条件と膜特
性との関係が明確になり、膜質を自由にコントロールで
きるまでに至った。
このような硬質炭素膜は化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耐食性に優れ、かつダ
イヤモンド並の硬度を有している。さらに、絶縁性、膜
表面の平坦性、均−性に優れ、また適切な範囲のドーピ
ングにより比抵抗率の制御も可能である。
、アルカリ、有機溶剤に侵されず耐食性に優れ、かつダ
イヤモンド並の硬度を有している。さらに、絶縁性、膜
表面の平坦性、均−性に優れ、また適切な範囲のドーピ
ングにより比抵抗率の制御も可能である。
このように、硬質炭素膜は他に比類のない優れた特性を
有しており、各種電子デバイスの絶縁膜、保護膜あるい
は機能性膜に応用が期待されている。
有しており、各種電子デバイスの絶縁膜、保護膜あるい
は機能性膜に応用が期待されている。
しかし硬質炭素膜はその化学的安定性のため、ウェット
エッチ等従来のSjプロセス技術が使えず、デバイス化
を阻害する一要因となっていた。
エッチ等従来のSjプロセス技術が使えず、デバイス化
を阻害する一要因となっていた。
本発明は上記したように極めて優れた特性を有する硬質
炭素膜の微細加工方法を提供し、もって硬質炭素膜を用
いた電子素子を製造する方法を提供することを目的とす
るものである。
炭素膜の微細加工方法を提供し、もって硬質炭素膜を用
いた電子素子を製造する方法を提供することを目的とす
るものである。
本発明は炭素原子および水素原子を主な組織形成元素と
し、非晶質あるいは微結晶質の少なくとも一方を含む硬
質炭素膜を使用した電子素子のパターニングに際し、気
相反応を利用したドライエッチ法により硬質炭素膜をエ
ツチング除去することを特徴とするものである。
し、非晶質あるいは微結晶質の少なくとも一方を含む硬
質炭素膜を使用した電子素子のパターニングに際し、気
相反応を利用したドライエッチ法により硬質炭素膜をエ
ツチング除去することを特徴とするものである。
このような気相反応を利用したドライエッチ法は使用す
るエッチャント(エツチングガス)の種類が多く、また
その他のプラズマ条件(圧力、RFパワー、温度、ガス
流flc)を適切に設定することで、エツチングの選択
性、異方性エッチ等も比較的容易に実現できるものであ
る。
るエッチャント(エツチングガス)の種類が多く、また
その他のプラズマ条件(圧力、RFパワー、温度、ガス
流flc)を適切に設定することで、エツチングの選択
性、異方性エッチ等も比較的容易に実現できるものであ
る。
本発明者らはエッチャントについていえば、CO2,C
O,02等の酸素イオンあるいはラジカルを発生するガ
スとAr、 N2. Kr、He等の不活性ガスとの混
合ガスにて精度よくエツチングできることを知見した。
O,02等の酸素イオンあるいはラジカルを発生するガ
スとAr、 N2. Kr、He等の不活性ガスとの混
合ガスにて精度よくエツチングできることを知見した。
そして、典型的なエツチング条件は第1表に示すことが
できる。
できる。
第1表
ガス組成: C02(or COoro2)/Ar等不
活性ガスAr等不活性ガス 圧2 : 0.01−1.OTorrRFパワー:2
0〜150W トータルガス量:30〜200SCCMまた、CO2,
COガス等分解エネルギーの低いカスではより低パワー
でエツチングされ、高パワーはど硬質炭素膜のエッチレ
イトは大きくなる傾向にある。ただし、高パワーではレ
ジストも若干エツチングされるので注意を要する。
活性ガスAr等不活性ガス 圧2 : 0.01−1.OTorrRFパワー:2
0〜150W トータルガス量:30〜200SCCMまた、CO2,
COガス等分解エネルギーの低いカスではより低パワー
でエツチングされ、高パワーはど硬質炭素膜のエッチレ
イトは大きくなる傾向にある。ただし、高パワーではレ
ジストも若干エツチングされるので注意を要する。
ここで、本発明に使用される硬質炭素膜の合成(形成)
方法の一例をプラズマCVD法により説明する。
方法の一例をプラズマCVD法により説明する。
この例では、平行平板型プラズマCVD装置が使用され
ている。膜を形成させる基板は、セルフバイアスのため
正イオンの衝撃が促進されるRF給電側に取り付けられ
ている。例えば、CH4,C2H,、C3H,、または
C,H,。等の炭素水素と水素とを混合した原料ガスを
装置に導入し、平行平板の電極間に約13.56M H
2の高周波電界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することによ
って、基板の上に炭素原子とからなるアモルファスある
いは微結晶質を一部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
ァスダイヤモンド薄膜と一般的に云オ〕れでいる。上記
の反応に必要な条件は、第2表に示されている。
ている。膜を形成させる基板は、セルフバイアスのため
正イオンの衝撃が促進されるRF給電側に取り付けられ
ている。例えば、CH4,C2H,、C3H,、または
C,H,。等の炭素水素と水素とを混合した原料ガスを
装置に導入し、平行平板の電極間に約13.56M H
2の高周波電界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することによ
って、基板の上に炭素原子とからなるアモルファスある
いは微結晶質を一部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
ァスダイヤモンド薄膜と一般的に云オ〕れでいる。上記
の反応に必要な条件は、第2表に示されている。
第2表
RF比出力 0.1〜5.OW/cJ
圧力 10−’〜10Torr
原料ガス 炭化水素/(炭化水素+水素)=100−
0.5Vo1%堆積温度 室温〜950℃ 以上の製膜方法により製膜された硬質炭素膜は、添付さ
れた第3表に示されているような物性を有しており、X
線および電子回折分析によればアモルファス状態(a
−C: H)、または約50オングストローム〜100
オングストローム程度の微結晶粒を含むアモルファス状
態である。
0.5Vo1%堆積温度 室温〜950℃ 以上の製膜方法により製膜された硬質炭素膜は、添付さ
れた第3表に示されているような物性を有しており、X
線および電子回折分析によればアモルファス状態(a
−C: H)、または約50オングストローム〜100
オングストローム程度の微結晶粒を含むアモルファス状
態である。
IR吸収法およびラマン分光法による分析の結果、第3
図および第4図に示されているように炭素原子がSF3
の混成軌道とSF2の混成軌道とを形成した原子間結合
が混在していることが明らかになっている。なお1以上
の硬質炭素膜は、SPjを主体としてSF3を含むもの
と、SF3を主体としてSF3を含むものとがある。
図および第4図に示されているように炭素原子がSF3
の混成軌道とSF2の混成軌道とを形成した原子間結合
が混在していることが明らかになっている。なお1以上
の硬質炭素膜は、SPjを主体としてSF3を含むもの
と、SF3を主体としてSF3を含むものとがある。
また1lluにおいては、RF高出力小さく圧力が低い
ほど膜の比抵抗値および硬度が増加し、水素混合比が大
きいほど屈折率が増加して欠陥密度が減少する、つまり
良質な膜を得ることができる。
ほど膜の比抵抗値および硬度が増加し、水素混合比が大
きいほど屈折率が増加して欠陥密度が減少する、つまり
良質な膜を得ることができる。
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。
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。
なお、この例では製膜にプラズマCVD法を使用したが
、この例で使用した原料ガスによるイオンビーム法によ
ってもあるいは熱フイラメント法によってもほぼ同質な
膜を製作することができる。
、この例で使用した原料ガスによるイオンビーム法によ
ってもあるいは熱フイラメント法によってもほぼ同質な
膜を製作することができる。
(以下余白)
第3表
比抵抗(ρ)106〜1013Ω国
ビッカース硬度(H) 〜9500kg−■屈折率(
n) 1.9〜2.4欠陥密度
6X1017〜1019■注)測定法; 比抵抗(ρ):コンプレナー型セルによるI−V特性よ
り。
n) 1.9〜2.4欠陥密度
6X1017〜1019■注)測定法; 比抵抗(ρ):コンプレナー型セルによるI−V特性よ
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 さらに、第3表より容易に推察できるように、硬質炭素
膜の物性(特性)は非常に広範囲に変えられることがわ
かる。
n):エリプソメータ 欠陥密度 :ESR さらに、第3表より容易に推察できるように、硬質炭素
膜の物性(特性)は非常に広範囲に変えられることがわ
かる。
このような硬質炭素膜は下記の実施例以外にも多様な応
用があり(例えばパッシベーション膜、EL素子絶縁層
1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。
用があり(例えばパッシベーション膜、EL素子絶縁層
1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。
次に実施例を示す。
実施例1
本実施例は本発明により液晶駆動用MIM素子(ないし
はMSI素子)を製造した例を示す。
はMSI素子)を製造した例を示す。
第1図はその全工程のうち、トライエッチ法を使用した
部分を示す。この第1図において、基板1上にはパター
ン化された下部電極2が形成されている。この上から硬
質炭素膜3をプラズマCVD法、イオンビーム法あるい
は熱フイラメント法等で全面に製膜する。硬質炭素膜3
の膜厚は数百〜数千人(通常は250〜3000人)で
ある。次に、硬質炭素膜3の必要な部分にレジストパタ
ーン4を形成する。レジスト材料としてはポジ型(例え
ば、東京応化○M R800、T S M R8800
、シュプレ1400等)、ネガ型(例えば、東京応化0
FR80等)どちらでもよく、膜厚は3000人〜5μ
m(望ましくは0.5〜2μl11)とした、これを第
1表に示した条件にそってプラズマエツチング装置でド
ライエツチングを行なった。エツチングレイトは条件に
よっても異なるが、 COz / A r = 4 /
1、圧力0.05Torr、RFパワー100W、
トータルガス流量50SCCMで約150人/rai
nであった。次いで、レジストパターン4を除去し、硬
質炭素膜3上に上部電極パターン5を形成することによ
り、MIM(MS工)素子が完成する。
部分を示す。この第1図において、基板1上にはパター
ン化された下部電極2が形成されている。この上から硬
質炭素膜3をプラズマCVD法、イオンビーム法あるい
は熱フイラメント法等で全面に製膜する。硬質炭素膜3
の膜厚は数百〜数千人(通常は250〜3000人)で
ある。次に、硬質炭素膜3の必要な部分にレジストパタ
ーン4を形成する。レジスト材料としてはポジ型(例え
ば、東京応化○M R800、T S M R8800
、シュプレ1400等)、ネガ型(例えば、東京応化0
FR80等)どちらでもよく、膜厚は3000人〜5μ
m(望ましくは0.5〜2μl11)とした、これを第
1表に示した条件にそってプラズマエツチング装置でド
ライエツチングを行なった。エツチングレイトは条件に
よっても異なるが、 COz / A r = 4 /
1、圧力0.05Torr、RFパワー100W、
トータルガス流量50SCCMで約150人/rai
nであった。次いで、レジストパターン4を除去し、硬
質炭素膜3上に上部電極パターン5を形成することによ
り、MIM(MS工)素子が完成する。
実施例2
本実施例は本発明により薄膜トランジスタ(T P T
)を製造した例を示す。
)を製造した例を示す。
第2図において、基板1には半導体薄膜6゜ソース電極
7およびトレイン電極8が形成されている。この上に硬
質炭素膜3を実施例1と同様に形成する。この硬質炭素
膜の膜厚は5000〜3000人が適当であり、製膜温
度は室温〜150℃とした。次に、硬質炭素膜3の上に
レジストパターン6を形成しくレジスト材料および膜厚
は実施例1に準する)、前記第1表に示した条件にそっ
てドライエッチを行った。その後、レジストパターン6
を除去し、その上にゲート電極9を形成することにより
、TPTが完成する。
7およびトレイン電極8が形成されている。この上に硬
質炭素膜3を実施例1と同様に形成する。この硬質炭素
膜の膜厚は5000〜3000人が適当であり、製膜温
度は室温〜150℃とした。次に、硬質炭素膜3の上に
レジストパターン6を形成しくレジスト材料および膜厚
は実施例1に準する)、前記第1表に示した条件にそっ
てドライエッチを行った。その後、レジストパターン6
を除去し、その上にゲート電極9を形成することにより
、TPTが完成する。
本発明により、硬質炭素膜の微細加工が可能となり、電
子デバイスへの応用がはかられる。
子デバイスへの応用がはかられる。
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法の効果を生む。
子デバイスとして応用した場合法の効果を生む。
■ 化学的に安定で耐薬品性、耐環境性に強い素子がで
きる。
きる。
(■ 高硬度であり、81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。
きれいで特性の向上がはかれる。
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5 (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
発明硬質炭素膜の工R吸収スペクトルおよびラマン分光
の副定図である。 3・・・硬質炭素膜 5・・上部電極パターン 7・・・ソース電極 9 ・・ゲート′f:L極 4・・レジストパターン 6・・・半導体薄膜 8・・ドレイン電極 特 許 出 願人 株式会社す
Xにおける断面図であり5 (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
発明硬質炭素膜の工R吸収スペクトルおよびラマン分光
の副定図である。 3・・・硬質炭素膜 5・・上部電極パターン 7・・・ソース電極 9 ・・ゲート′f:L極 4・・レジストパターン 6・・・半導体薄膜 8・・ドレイン電極 特 許 出 願人 株式会社す
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、炭素原子および水素原子を主な組織形成元素とし、
非晶質あるいは微結晶質の少なくとも一方を含む硬質炭
素膜を使用した電子素子のパターニングに際し、気相反
応を利用したドライエッチ法により硬質炭素膜をエッチ
ング除去することを特徴とする電子素子の製造方法。 2、前記ドライエッチ法のエッチングガスとしてCO_
2、CO、O_2等の酸素イオンあるいはラジカルを発
生するガスとAr、N_2、Kr、He等の不活性ガス
との混合ガスを用いる請求項1記載の方法。 3、ガス組成としてCO_2、CO、O_2のいずれか
1種と不活性ガスとの比2:1〜7:1、圧力0.01
〜1.0Torr、RFパワー20〜150W、トータ
ルガス量30〜200SCCMの条件にてエッチングを
行う請求項1または2記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63159735A JP2642418B2 (ja) | 1988-03-03 | 1988-06-28 | 電子素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5067388 | 1988-03-03 | ||
JP63-50673 | 1988-03-03 | ||
JP63159735A JP2642418B2 (ja) | 1988-03-03 | 1988-06-28 | 電子素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0271518A true JPH0271518A (ja) | 1990-03-12 |
JP2642418B2 JP2642418B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=26391126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63159735A Expired - Lifetime JP2642418B2 (ja) | 1988-03-03 | 1988-06-28 | 電子素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2642418B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5656128A (en) * | 1993-03-26 | 1997-08-12 | Fujitsu Limited | Reduction of reflection by amorphous carbon |
US6007732A (en) * | 1993-03-26 | 1999-12-28 | Fujitsu Limited | Reduction of reflection by amorphous carbon |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6376438A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Hitachi Ltd | パタ−ン形成方法 |
JPH01105542A (ja) * | 1987-10-19 | 1989-04-24 | Hitachi Ltd | パターン形成方法 |
-
1988
- 1988-06-28 JP JP63159735A patent/JP2642418B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6376438A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Hitachi Ltd | パタ−ン形成方法 |
JPH01105542A (ja) * | 1987-10-19 | 1989-04-24 | Hitachi Ltd | パターン形成方法 |
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US6007732A (en) * | 1993-03-26 | 1999-12-28 | Fujitsu Limited | Reduction of reflection by amorphous carbon |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2642418B2 (ja) | 1997-08-20 |
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