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 |
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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2642418B2 (ja) | 1997-08-20 |
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