JPH06122980A - 五酸化ニオブの異方性エッチング方法 - Google Patents

五酸化ニオブの異方性エッチング方法

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JPH06122980A
JPH06122980A JP5091375A JP9137593A JPH06122980A JP H06122980 A JPH06122980 A JP H06122980A JP 5091375 A JP5091375 A JP 5091375A JP 9137593 A JP9137593 A JP 9137593A JP H06122980 A JPH06122980 A JP H06122980A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 五酸化ニオブの異方性エッチング方法を提
供する。 【構成】 五酸化ニオブ基板34が液体雰囲気(例え
ば、10%のフッ化水素酸30)中へ浸され、放射源
(例えば、200ワットの水銀キセノンアークランプ2
0)によって発せられた電磁放射(例えば、集束された
可視/紫外の電磁放射24)で以て照明される。集束さ
れた電磁放射24に対して本質的に透明の窓26が、放
射されたエネルギーのNb2 5 基板34への到達を許
容する。放射源20と基板34との間にエッチマスク
(例えば、有機フォトレジスト32)を配置することが
できる。Nb2 5 基板34と液体雰囲気30とは公称
温度(例えば、25℃)に保たれる。照明なしではNb
2 5 は液体雰囲気にほとんどエッチされない。照明さ
れるとエッチ速度は本質的に増大する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般的には五酸化ニオブ
を異方性エッチングする方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】本発明の範囲を限定することなしに、本
発明の背景について一例として金属酸化物をエッチング
する現在の方法に関連して説明する。
【0003】五酸化ニオブ(Nb2 5 )等の金属酸化
物材料はその電気的及び機械的性質のためにエレクトロ
ニクス分野において数多くの用途を有する。多くの金属
酸化物の化合物が示す非常に高い誘電率はそれらをコン
デンサ、それも多くの集積回路(例えばダイナミックR
AM)中に組み込むための小型のコンデンサに使用され
る誘電体として有用なものとしている。多くの金属酸化
物材料はまた電気抵抗の温度係数が正であるため、過電
流状態による損傷から電動機を保護するための装置を作
るために利用できる。それらの材料の圧電効果は例えば
レーザーキャビティ長の精密な制御等に広く利用されて
いる。金属酸化物材料を採用した微小な構造は、赤外線
を検出するために低温に冷却することを要するバンドギ
ャップ検出器材料を必要とせずに赤外線を検出するため
に使用される。
【0004】金属酸化物材料はその特長的な性質を利用
する電気的装置を製造する場合にしばしばエッチングさ
れる。金属酸化物をエッチングするために用いられる方
法は一般的に、作製される装置の機能がそれに依存する
材料の性質を受け入れ難いように変化させてしまうよう
な損傷を導入することなしにエッチング可能でなければ
ならない。更に、エッチマスクパターン中の細部の形状
が保存されるような異方性のエッチング方法が通常望ま
れる。エッチング方法による金属酸化物材料(及び/ま
たは近傍材料 )の汚染は通常許容されない。
【0005】従って当該分野において、Nb2 5 は高
濃度のフッ化水素酸(例えば49%のHF)を用いた等
方的な湿式エッチングによってエッチされている。
【0006】
【発明の概要】Nb2 5 をエッチする現状の方法が、
許容できない結果を作り出すことが見いだされた。等方
性湿式エッチングはエッチマスクの下側をアンダーカッ
ト(一般的にエッチ深さと同程度の距離)してしまい、
下層のNb2 5 に対してエッチマスクパターンと異な
る形状を与えてしまう。
【0007】一般的に、そして本発明の1つの形態にお
いて、Nb2 5 の異方性エッチングはその材料の表面
を液体雰囲気中に浸し、次にそれに対して電磁放射(例
えば紫外光)を照射し、基板の照射部分にエッチングを
生じさせ、未照射部分を本質的にエッチされることなく
残存させることによって行われる。すなわちここに提供
されるプロセスは異方性の液相での光化学的エッチであ
る。望ましくは、Nb2 5 はそれを10%のフッ化水
素酸中に浸し、その表面部分へ水銀キセノンアークラン
プによって発せられる可視及び紫外の電磁放射を照射す
ることによってエッチされる。表面に照射パターンを定
義するためにエッチマスクが使用され、それによってエ
ッチパターンが定義される。光の持つ高度な方向性のた
めにこのエッチングは異方性エッチとなる。
【0008】これは明らかにNb2 5 と液体雰囲気
(例えば10%のフッ化水素酸)との間の反応中に光照
射によって引き起こされる電子的励起を利用したNb2
5のエッチング方法の最初のものである。本発明の特
長はそれが異方性であること(すなわち、本質的にアン
ダーカットがないこと)である。マスク下の領域は影の
中に留まりほとんどエッチされない。更に、この方法は
Nb2 5 中に許容できない欠陥をもたらさないことと
汚染が最小化されることとが見いだされた。
【0009】本発明に特徴的と考えられる新規な性質に
ついては特許請求の範囲に述べた。しかし、本発明自身
についてはそれのその他の特徴及び利点と共に以下の詳
細な説明を図面と一緒に参照することによって最も良く
理解できよう。
【0010】
【実施例】本発明の好適実施例において、そして図1を
参照すると、10%のフッ化水素酸(HF)30中に浸
されて、200ワットの水銀キセノンアークランプ20
によって発せられ本質的に基板表面34に対して垂直に
伝搬する本質的に集束された可視/紫外の電磁放射24
を照射されることによって、五酸化ニオブ(Nb
2 5 )の基板34中にパターンがエッチされる。放射
源20からの電磁放射21は集束光学系22によって平
行に揃えられ、その結果の集束された電磁放射24が基
板34へ向かって照射される。反応容器28の一部であ
り集束された電磁放射に対して本質的に透明である窓2
6は放射エネルギーがNb2 5 基板34に到達するの
を許容する。エッチマスク32は基板の一部に電磁放射
が到達するのを阻止することによってエッチされるパタ
ーンを定義する。Nb2 5 基板34及び酸溶液30は
名目的には25℃の温度にある。そのような温度及び酸
濃度では照射なしではNb2 5 はほとんどエッチされ
ない。しかし、ランプから発生した可視/紫外の電磁放
射に照明されるとエッチ速度は増大する。9:1(照射
部:未照射部)という高いエッチ速度比が観測されてい
る。照射エリアでのエッチング反応の加速が熱的効果よ
りもむしろ光子衝撃による電子的な励起によるのは部分
的には光源の比較的低い電力のためであろうと推測され
る。ここに用いられている”電磁放射”という用語は背
景レベルよりも高いレベルの電磁放射を意味し、例えば
室内照明よりも本質的に大きいレベルの照明を意味す
る。
【0011】放射源20とNb2 5 基板34との間の
エッチマスク32は望ましくはエッチされる表面に接近
するか接触して配置される。そのようなエッチマスク3
2は基板表面へ堆積させてもよい。エッチマスク32は
望ましくは有機フォトレジストでできている。一般には
水銀キセノンランプによって生成されるような可視及び
紫外の光に対して十分に不透明で、液体雰囲気によって
本質的にエッチまたは侵食されない任意の材質が使用で
きる。マスク材料によって覆われていない基板エリアは
エッチングに曝される。
【0012】別の実施例では、液体雰囲気は光照射なし
で材料をエッチする溶液のグループから選ぶことができ
る。この場合は、電磁放射は基板の照射部分でエッチ速
度を増速し、より等方性の少ないエッチを実現する。更
に別の実施例では液体雰囲気は塩を含み、液体雰囲気の
pH値は7に等しいかそれ以下(すなわち酸性および中
性)である。更に他の実施例ではアルカリ性の(すなわ
ち7より大きい)pH値を有する液体雰囲気が用いられ
ようが、しかし中性及び酸性の溶液がずっと望ましく、
本発明の好適実施例に述べられたように優れた結果をも
たらす。
【0013】本方法の付加的な面においては、エッチさ
れる材料と反応することなく溶解性またはわずかに溶解
性の生成物を形成する不動態化剤(パシベーティング・
エージェント)を液体雰囲気30中へ加えることによっ
て側壁の断面形状制御が促進される。この不動態化剤
は、他のエッチ試薬が側壁に対して与える攻撃に関して
は側壁に”害”を及ぼすが、照射が表面から不動態化剤
をはがすので基板に対して垂直なエッチングを停止させ
ることはない。Nb2 5 のエッチングに関する不動態
化剤の例は塩化水素酸である。
【0014】本発明の別の実施例では、基板に対してパ
ターン化された光を投影させることによってチタン酸塩
材料の表面へパターンをエッチする。従来のフォトリソ
グラフィはそのようなパターン化された光を提供する1
つの技術である。
【0015】本発明の更に別の実施例では、液体雰囲気
が基板に相対的に流れるようにされる。液体雰囲気の流
速は変化させることができる。液温はエッチ速度及びエ
ッチングの方向性を変えるために変化させることができ
る。光子の線束を変化させることによってエッチングの
方向性とエッチング速度に影響を与えることができる。
電磁放射の波長を変化させることによってエッチングの
方向性とエッチング速度を変化させることができる。電
磁放射の伝搬方向は表面に対して垂直である必要はな
い。エッチング溶液は溶液(例えば、異方性を強調する
ための1つまたは複数個の不動態化剤及び材料を光化学
的にエッチするための1つまたは複数個の試薬)の混合
物でよい。
【0016】次の唯一の表はいくつかの実施例と図面の
要約である。
【0017】
【表1】
【0018】以上のように数少ない実施例について詳細
に説明した。本発明の範囲にはここに述べていないが本
発明の特許請求の範囲には含まれるようなその他の実施
例が包含されることは理解されたい。
【0019】本発明は例示として取り上げた実施例に関
連して説明したが、この説明は限定的な意図のものでは
ない。例示実施例の各種の修正や組み合わせは本発明の
その他の実施例と共に、本明細書を参考にすることによ
って当業者には明かであろう。従って、本発明の範囲に
はそのようなすべての修正や実施例が包含されるべきで
ある。
【0020】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 (1)五酸化ニオブを異方性エッチするための方法であ
って: (a)前記五酸化ニオブの表面を液体雰囲気中に浸すこ
と;及び(b)前記表面の部分を電磁放射で照明するこ
と、の工程を含み、それによって前記表面の前記照明さ
れた部分を前記表面の照明されていない部分よりも本質
的に大きい速度でエッチングする方法。
【0021】(2)第1項記載の方法であって、前記照
明されている前記表面部分が前記表面の照明されていな
い部分の温度と本質的に同じ温度にある方法。
【0022】(3)第1項記載の方法であって、前記液
体雰囲気がフッ化水素酸を含んでいる方法。
【0023】(4)第1項記載の方法であって、前記電
磁放射が水銀キセノンアークランプによって生成される
方法。
【0024】(5)第1項記載の方法であって、前記電
磁放射の伝搬方向が前記表面に対して本質的に垂直であ
る方法。
【0025】(6)第1項記載の方法であって、前記電
磁放射の光源と前記表面との間にエッチマスクが挿入さ
れ、それによって前記表面の部分が照明されないように
なっている方法。
【0026】(7)第6項記載の方法であって、前記エ
ッチマスクが有機フォトレジストを含んでいる方法。
【0027】(8)第6項記載の方法であって、前記エ
ッチマスクが窒化シリコンである方法。
【0028】(9)第6項記載の方法であって、前記エ
ッチマスクが貴金属である方法。
【0029】(10)第9項記載の方法であって、前記
貴金属が白金である方法。
【0030】(11)第1項記載の方法であって、前記
液体雰囲気が酸性である方法。
【0031】(12)第1項記載の方法であって、前記
液体雰囲気が塩溶液を含んでいる方法。
【0032】(13)五酸化ニオブを異方性エッチする
ための方法であって: (a)前記五酸化ニオブの表面を10%のフッ化水素酸
中へ浸すこと、及び(b)水銀キセノンアークランプに
よって生成された電磁放射によって前記表面を照明する
こと、の工程を含み、それによって前記表面の前記照明
された部分を前記表面の照明されていない部分よりも本
質的に大きい速度でエッチする方法。
【0033】(14)五酸化ニオブ基板34が液体雰囲
気(例えば、10%のフッ化水素酸30)中へ浸され、
放射源(例えば、200ワットの水銀キセノンアークラ
ンプ20)によって発せられた電磁放射(例えば、集束
された可視/紫外の電磁放射24)で以て照明される。
集束された電磁放射24に対して本質的に透明の窓26
が、放射されたエネルギーのNb2 5 基板34への到
達を許容する。放射源20と基板34との間にエッチマ
スク(例えば、有機フォトレジスト32)を配置するこ
とができる。Nb2 5 基板34と液体雰囲気30とは
公称温度(例えば、25℃)に保たれる。照明なしでは
Nb2 5 は液体雰囲気にほとんどエッチされない。照
明されるとエッチ速度は本質的に増大する。
【0034】
【関連出願へのクロスリファレンス】以下の関連出願を
本出願と同時に提出する:
【図面の簡単な説明】
【図1】Nb2 5 を異方性エッチするために用いられ
る装置及び材料の模式図。
【符号の説明】
20 水銀キセノンアークランプ 21 電磁放射 22 集束光学系 24 集束放射 26 窓 28 反応容器 30 酸溶液 32 エッチマスク 34 Nb2 5 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スコット アール.サマーフェルト アメリカ合衆国テキサス州ダラス,スキル マン ロード 9350,アパートメント ナ ンバー 2911

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属酸化物材料を異方性エッチするため
    の方法であって: (a)前記金属酸化物材料の表面を非アルカリ性液体雰
    囲気中に浸すこと;及び(b)前記表面の部分を電磁放
    射で照明すること、の工程を含み、それによって前記表
    面の前記照明された部分を前記表面の照明されていない
    部分よりも本質的に大きい速度でエッチングする方法。
JP5091375A 1992-04-20 1993-04-19 五酸化ニオブの異方性エッチング方法 Pending JPH06122980A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US872701 1992-04-20
US07/872,701 US5201989A (en) 1992-04-20 1992-04-20 Anisotropic niobium pentoxide etch

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