JPH06275575A - Formation of diamond thin film pattern - Google Patents
Formation of diamond thin film patternInfo
- Publication number
- JPH06275575A JPH06275575A JP6083593A JP6083593A JPH06275575A JP H06275575 A JPH06275575 A JP H06275575A JP 6083593 A JP6083593 A JP 6083593A JP 6083593 A JP6083593 A JP 6083593A JP H06275575 A JPH06275575 A JP H06275575A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- film
- diamond
- diamond thin
- plasma
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高温動作可能な半導体
素子製造の際に必要な技術であるダイヤモンド薄膜のパ
ターン形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a diamond thin film pattern, which is a technique required for manufacturing a semiconductor device capable of operating at high temperature.
【0002】[0002]
【従来の技術】炭素の結晶材料であるダイヤモンドは、
各々の原子が共有結合を成していることから半導体的性
質を兼ね備えている。その特徴としてはバンドギャップ
が、従来用いられているSiと比較して5倍程広く、その
ことから今まで困難であった高温で動作するデバイスの
材料としての利用が期待されている。ダイヤモンドは、
CH4 、CO、CF4 等のガスとH2 の混合ガスをプラ
ズマや熱エネルギーなどで活性化することにより、傷つ
け処理したSi基板上に合成することができる。この時の
H2 ガスは、ダイヤモンドと同時に形成されたグラファ
イト成分を除去する役割を持っている。そして近年、合
成時にほう素を含むB2 H6 のガスを混合させることに
より、Bがダイヤモンドに添加され、それがアクセプタ
不純物として働き、P型半導体的性質を持ったダイヤモ
ンドの合成が可能となった。それにより最近、P型半導
体的性質を持ったダイヤモンドを用いて、ショットキー
ダイオードやFETそして各種センサ等の試作が行われ
るようになった。2. Description of the Related Art Diamond, which is a crystal material of carbon, is
Since each atom forms a covalent bond, it also has semiconductor properties. Its characteristic is that the bandgap is about five times wider than that of conventionally used Si, and therefore it is expected to be used as a material for devices that operate at high temperatures, which has been difficult until now. Diamonds
CH 4, CO, by activating the like plasma or thermal energy gas and mixed gas of H 2 and the like CF 4, can be synthesized on a Si substrate scratched. The H 2 gas at this time has a role of removing the graphite component formed at the same time as the diamond. In recent years, by mixing B 2 H 6 gas containing boron at the time of synthesis, B is added to diamond, which acts as an acceptor impurity, enabling the synthesis of diamond having P-type semiconductor properties. It was As a result, trial production of Schottky diodes, FETs, various sensors, etc. has recently been carried out using diamond having P-type semiconductor properties.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、実際にデバ
イスを作製するにあたっては、ダイヤモンド薄膜の細か
いパターン形成が必要となってくる。従来は傷付け処理
を行った基板上にしかダイヤモンドが成長しない性質を
利用して、選択的に傷つけ処理を行ったり、傷つけ処理
を行った部分に選択的にSiO2 等の膜を合成して、選択
成長が行われてきた。しかし選択成長の場合、基板にあ
るわずかな傷の上にでもダイヤモンドの核が発生してし
まうのと、傷の無い部分にもSiC等の極薄膜が形成され
てしまう場合がある。傷つけ処理を行った部分にSiO2
等の膜を合成した場合でも、SiO2等の膜質によりSiO
2 膜上にダイヤモンドが成長してしまう場合がある。そ
のため、選択成長を用いた技術では、微細なパターン形
成が困難である。However, when actually manufacturing a device, it is necessary to form a fine pattern of a diamond thin film. Conventionally, by utilizing the property that diamond grows only on a substrate that has been subjected to a scratch treatment, a selective scratch treatment is performed, or a film such as SiO 2 is selectively synthesized on the scratched portion, Selective growth has taken place. However, in the case of selective growth, a diamond nucleus may be generated even on a slight scratch on the substrate, and an ultrathin film such as SiC may be formed on a scratch-free portion. SiO 2 on the damaged part
Even when a film such as SiO 2 is synthesized, it is not possible
2 Diamond may grow on the film. Therefore, it is difficult to form a fine pattern with the technique using selective growth.
【0004】実際にダイヤモンドでデバイスを作製する
ためには、やはり微細な加工技術は必要不可欠なもので
あり、どのように微細加工を達成するかが重要な課題と
なっている。本発明の目的は、ダイヤモンドデバイスを
作製するために必要な微細加工の可能なダイヤモンド薄
膜のパターン形成方法を提供することにある。In order to actually manufacture a device with diamond, fine processing technology is still indispensable, and how to achieve fine processing is an important issue. An object of the present invention is to provide a pattern forming method of a diamond thin film capable of fine processing required for producing a diamond device.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のダイヤモンド薄膜のパターン形成方法
は、プラズマエッチングによりマスクを用いて選択的に
エッチングするものとする。そしてプラズマエッチング
がECRプラズマエッチングであること、またプラズマ
エッチングに酸素原子を含んだガスのプラズマを用いる
ことが効果的であり、酸素原子を含んだガスとしては、
酸素あるいは水蒸気が有効である。その場合はマスクが
酸化けい素膜からなることが有効である。またプラズマ
エッチングに水素プラズマを用いることも有効である。In order to achieve the above object, the method for forming a diamond thin film pattern according to the present invention is to selectively etch a diamond thin film by using a mask. It is effective that the plasma etching is ECR plasma etching and that plasma of gas containing oxygen atoms is used for plasma etching.
Oxygen or water vapor is effective. In that case, it is effective that the mask is made of a silicon oxide film. It is also effective to use hydrogen plasma for plasma etching.
【0006】[0006]
【作用】ダイヤモンドは酸素プラズマにより損傷を受け
ることがわかっている。これはダイヤモンドが高温で酸
素と反応しやすい性質を持っているからである。この事
実を基礎としてダイヤモンドのプラズマエッチングによ
るパターン形成を可能にした。プラズマエッチングには
酸素プラズマのほか、水蒸気プラズマさらには水素プラ
ズマなども利用できる。従って、フォトリソグラフィを
用いて作製されるマスクを用いて微細なパターン形成が
可能である。エッチング速度を高めるには、ダイヤモン
ド薄膜の基板温度を高めることが有効で、そのような高
温で、また酸素プラズマ雰囲気に耐えられるマスクの材
料としてはSiO2 が適している。It is known that diamond is damaged by oxygen plasma. This is because diamond has the property of easily reacting with oxygen at high temperatures. Based on this fact, it became possible to form a pattern by plasma etching of diamond. In addition to oxygen plasma, water vapor plasma or hydrogen plasma can be used for plasma etching. Therefore, a fine pattern can be formed using a mask manufactured by photolithography. In order to increase the etching rate, it is effective to raise the substrate temperature of the diamond thin film, and SiO 2 is suitable as the material of the mask that can withstand such high temperature and oxygen plasma atmosphere.
【0007】[0007]
【実施例】以下、本発明によるダイヤモンド薄膜微細加
工プロセスを概念的に示した図1(a) 〜(h) を引用して
本発明の実施例について述べる。 実施例1:ダイヤモンドの成膜基板としては、ダイヤモ
ンド粉を用いて面11に傷付け処理したSi基板1を用いた
〔図1(a) 〕。この基板1の全面に、次の条件でのμ波
プラズマCVDにより膜厚約1μmのダイヤモンド薄膜
2を形成した〔図1(b) 〕。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (h) which conceptually show the diamond thin film microfabrication process according to the present invention. Example 1 As a diamond film forming substrate, a Si substrate 1 whose surface 11 was scratched with diamond powder was used [FIG. 1 (a)]. A diamond thin film 2 having a film thickness of about 1 μm was formed on the entire surface of the substrate 1 by μ wave plasma CVD under the following conditions [FIG. 1 (b)].
【0008】[0008]
【表1】 次にダイヤモンド薄膜2上に、次の条件でのスパッタリ
ングにより膜厚約0.5μmのSiO2 膜3を形成した〔図
1(c) 〕。[Table 1] Next, a SiO 2 film 3 having a thickness of about 0.5 μm was formed on the diamond thin film 2 by sputtering under the following conditions [FIG. 1 (c)].
【0009】[0009]
【表2】 このSiO2 膜のパターニングのために、フォトレジスト
の露光、現像によりレジスト膜4のパターンを形成した
〔図1(d) 〕。次いで、CF4 を反応ガスとして用いた
プラズマエッチングで露出しているSiO2 膜3を選択的
にエッチングした〔図1(e) 〕。そしてリフトオフでレ
ジスト膜4を除去した〔図1(f) 〕。このあと、次の条
件によるO2 プラズマを用いたECRプラズマエッチン
グによりSiO2 膜3で保護されていないダイヤモンド薄
膜2を選択的にエッチングした〔図1(g) 〕。[Table 2] For patterning the SiO 2 film, a pattern of the resist film 4 was formed by exposing and developing a photoresist [FIG. 1 (d)]. Next, the exposed SiO 2 film 3 was selectively etched by plasma etching using CF 4 as a reaction gas [FIG. 1 (e)]. Then, the resist film 4 was removed by lift-off [FIG. 1 (f)]. After that, the diamond thin film 2 not protected by the SiO 2 film 3 was selectively etched by ECR plasma etching using O 2 plasma under the following conditions [FIG. 1 (g)].
【0010】[0010]
【表3】 最後に、HF+H2 O (1:20) の液でSiO2 膜3およ
びプラズマの影響で形成されたと思われるSi基板1の表
面のSiO2 膜を除去した〔図1(h) 〕。このようにして
ダイヤモンド薄膜2を一般の半導体技術におけると同様
に微細加工することができた。ECRプラズマエッチン
グによるダイヤモンド薄膜のエッチングの際の基板温度
は100 ℃でも可能であるが、エッチング速度は基板温度
が高くなるにつれて速くなる。しかし、基板温度が高す
ぎるときにはSiO2 マスクが損傷し、微細加工が困難に
なる。 実施例2:図1(a) 、(b) に示したダイヤモンド薄膜2
成膜工程、図1(c) に示したSiO 2 膜3成膜工程は実施
例1と同じであった。このあと、実施例1と同様にレジ
スト膜4のパターンを形成〔図1(d) 〕、SiO2 膜のパ
ターニング〔図1(e) 〕、レジスト膜4の除去〔図1
(f) 〕を行った。次の図1(g) に示したダイヤモンド薄
膜2の露出部の選択的エッチングをこの実施例ではH2
Oプラズマを用いたECRプラズマエッチングにより行
った。エッチング条件は次のとおりであった。[Table 3]Finally, HF + H2O (1:20) solution for SiO2Membrane 3 and
And the surface of the Si substrate 1 which is probably formed by the influence of plasma
Surface sio2The film was removed [Fig. 1 (h)]. In this way
Diamond thin film 2 as in general semiconductor technology
It could be finely processed. ECR Plasma Etch
Substrate temperature during etching of diamond thin film by etching
Is possible at 100 ° C, but the etching rate is
Becomes faster as becomes higher. However, if the substrate temperature is high
When it ’s time to squeeze2Mask is damaged, making fine processing difficult
Become. Example 2: Diamond thin film 2 shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b)
Deposition process, SiO shown in Fig. 1 (c) 2Membrane 3 deposition process implemented
Same as Example 1. After this, as in Example 1, the cash register
Pattern of strike film 4 is formed [Fig. 1 (d)], SiO2Membrane power
Turning [Fig. 1 (e)], removal of the resist film 4 [Fig.
(f)] was performed. Diamond thin as shown in Fig. 1 (g) below
Selective etching of the exposed part of the film 2 is carried out by H in this embodiment.2
Performed by ECR plasma etching using O plasma
It was. The etching conditions were as follows.
【0011】[0011]
【表4】 基板温度が100 ℃程度に低いときには、エッチングはあ
まり促進されないことから、ダイヤモンドのエッチング
には温度が重要な役割を持っていることがわかる。次い
で実施例1と同様の方法で、SiO2 膜3をエッチングし
て除去し、図1(h) に示した構造を得た。[Table 4] When the substrate temperature is as low as 100 ° C, the etching is not promoted so much, indicating that temperature plays an important role in diamond etching. Then, the SiO 2 film 3 was removed by etching in the same manner as in Example 1 to obtain the structure shown in FIG. 1 (h).
【0012】以上の実施例では酸素原子を含むガスのプ
ラズマによってエッチングを行ったが、酸素原子を含ま
ないプラズマ、例えばH2 プラズマによってもダイヤモ
ンドのエッチングが可能である。図2はO2 プラズマ、
H2 OプラズマおよびH2 プラズマを用いたダイヤモン
ド薄膜のECRプラズマエッチングにおける基板温度と
エッチング速度との関係を示す。In the above embodiments, the etching was carried out by the plasma of the gas containing oxygen atoms, but the etching of the diamond can also be carried out by the plasma containing no oxygen atoms, for example, H 2 plasma. Figure 2 shows O 2 plasma,
The relationship between the substrate temperature and the etching rate in ECR plasma etching of a diamond thin film using H 2 O plasma and H 2 plasma is shown.
【0013】[0013]
【発明の効果】本発明によれば、酸素を含んだガスある
いは水素のプラズマを用いるプラズマエッチングによ
り、またSiO2 マスクを用いることにより、化学的に安
定なダイヤモンド薄膜を微細加工してパターンを形成す
ることができる。これにより、高温で動作するダイヤモ
ンドデバイスの製作が可能となった。According to the present invention, a chemically stable diamond thin film is microfabricated to form a pattern by plasma etching using a gas containing oxygen or plasma of hydrogen, and by using a SiO 2 mask. can do. This made it possible to manufacture diamond devices that operate at high temperatures.
【図1】本発明の一実施例のダイヤモンド薄膜パターン
形成の工程を(a) から(h) への順に概念的に示す断面図FIG. 1 is a sectional view conceptually showing the steps of forming a diamond thin film pattern of one embodiment of the present invention in the order of (a) to (h).
【図2】各種プラズマにおける基板温度とエッチング速
度との関係線図FIG. 2 is a relationship diagram of substrate temperature and etching rate in various plasmas.
1 Si基板 2 ダイヤモンド薄膜 3 SiO2 膜 4 レジスト膜1 Si substrate 2 Diamond thin film 3 SiO 2 film 4 Resist film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 知子 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tomoko Endo 1-1, Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fuji Electric Co., Ltd.
Claims (7)
選択的にエッチングすることを特徴とするダイヤモンド
薄膜のパターン形成方法。1. A pattern forming method for a diamond thin film, which comprises selectively etching by using a mask by plasma etching.
チングである請求項1記載のダイヤモンド薄膜のパター
ン形成方法。2. The method for forming a diamond thin film pattern according to claim 1, wherein the plasma etching is ECR plasma etching.
スのプラズマを用いる請求項1あるいは2記載のダイヤ
モンド薄膜のパターン形成方法。3. The pattern forming method for a diamond thin film according to claim 1, wherein plasma of a gas containing oxygen atoms is used for plasma etching.
3記載のダイヤモンド薄膜のパターン形成方法。4. The method for forming a diamond thin film pattern according to claim 3, wherein the gas containing oxygen atoms is oxygen.
項3記載のダイヤモンド薄膜のパターン形成方法。5. The method for forming a diamond thin film pattern according to claim 3, wherein the gas containing oxygen gas is water vapor.
いし5のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜のパターン
形成方法。6. The method of forming a diamond thin film pattern according to claim 3, wherein the mask comprises a silicon oxide film.
る請求項1記載のダイヤモンド薄膜のパターン形成方
法。7. The method of forming a diamond thin film pattern according to claim 1, wherein hydrogen plasma is used for plasma etching.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6083593A JPH06275575A (en) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | Formation of diamond thin film pattern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6083593A JPH06275575A (en) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | Formation of diamond thin film pattern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06275575A true JPH06275575A (en) | 1994-09-30 |
Family
ID=13153822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6083593A Pending JPH06275575A (en) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | Formation of diamond thin film pattern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06275575A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111279023A (en) * | 2017-08-30 | 2020-06-12 | 洛桑联邦理工学院 | Single crystal diamond diffraction optical element and method for manufacturing the same |
-
1993
- 1993-03-22 JP JP6083593A patent/JPH06275575A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111279023A (en) * | 2017-08-30 | 2020-06-12 | 洛桑联邦理工学院 | Single crystal diamond diffraction optical element and method for manufacturing the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4595453A (en) | Method for etching a semiconductor substrate or layer | |
EP0103280B1 (en) | Fabrication method of membrane structure | |
US5300188A (en) | Process for making substantially smooth diamond | |
CN113265635A (en) | Preparation method and product of transition metal sulfide material patterning | |
US3698947A (en) | Process for forming monocrystalline and poly | |
JPH06275575A (en) | Formation of diamond thin film pattern | |
JPH10229043A (en) | X-ray mask blank, its manufacture and manufacture of x-ray mask | |
JP3233707B2 (en) | Selective diamond formation | |
Kotaki et al. | Deposition of diamond from a plasma jet with dichlorobenzene as carbon source | |
JP3611729B2 (en) | Etching gas | |
JPH05144779A (en) | Dry etching method of silicon oxide film | |
Kobashi et al. | Selected-area deposition of diamond films | |
JP3176086B2 (en) | Diamond crystal and substrate for diamond formation | |
JP3220246B2 (en) | X-ray mask manufacturing method | |
JP3080860B2 (en) | Dry etching method | |
JPS63303891A (en) | Method for patterning vapor-phase synthetic diamond film | |
CN115110147B (en) | Method for growing low-warpage semiconductor substrate wafer | |
JPH06263593A (en) | Selective formation of diamond | |
JP2734659B2 (en) | Patterning method of vapor phase synthesized diamond film | |
JPS6035819B2 (en) | Method for manufacturing an X-ray exposure mask | |
JPS5923104B2 (en) | Manufacturing method for soft X-ray exposure mask | |
JP3366270B2 (en) | Method of manufacturing mask for X-ray exposure | |
JP3611722B2 (en) | Etching gas | |
JP2642418B2 (en) | Manufacturing method of electronic element | |
JPH06264270A (en) | Method for patterning hard carbon film |