JPH0649664A - 五酸化タンタルの異方性エッチング方法 - Google Patents

五酸化タンタルの異方性エッチング方法

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JPH0649664A
JPH0649664A JP5091378A JP9137893A JPH0649664A JP H0649664 A JPH0649664 A JP H0649664A JP 5091378 A JP5091378 A JP 5091378A JP 9137893 A JP9137893 A JP 9137893A JP H0649664 A JPH0649664 A JP H0649664A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ta2 5 基板の異方性エッチング方法を提
供することを目的とする。 【構成】 五酸化タンタル基板34が液体雰囲気(例え
ば、10%フッ化水素酸30)中に浸され、放射源(例
えば、200ワット水銀キセノン放電灯20)で発せら
れた放射(例えば、平行化された可視/紫外線放射2
4)を照射される。平行化された放射24に対して本質
的に透明である窓26は、放射エネルギーがTa2 5
基板34に到達することを許容する。エッチングマスク
(例えば、有機性光硬化樹脂32)を放射源20と基板
34との間に配置できる。Ta2 5基板34および液
体雰囲気30とは公称温度(例えば25℃)に保たれ
る。照射が無ければ、Ta2 5 は液体雰囲気によって
はほとんどエッチングされない。照射を受けるとエッチ
ング速度は本質的に増加する。

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タンタ
ルを異方性エッチングする方法に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明の範囲を限定することなく、本発
明の背景をひとつの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】例えば五酸化タンタル(Ta2 5 )の様
な金属酸化物材料は、その電気的および機械的性質のた
めに、エレクトロニクス分野において数多くの用途が見
いだされてきている。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、それも特に多
くの集積回路(例えばダイナミックRAM)中に組み込
まれる小型コンデンサ内の誘電体として有用なものとし
ている。多くの金属酸化物はまた電気抵抗に対して正の
温度係数を有するため、電動機を過電流による損傷から
保護するための装置を作ることを可能とする。これらの
圧電特性は、例えばレーザキャビティ長の精密制御等に
広く使用されている。金属酸化物材料を組み入れた微小
構造は、赤外線放射を検出するために使用されており、
赤外線を検出するために低温に冷却する必要のあるバン
ドギャップ検出器材料を必要としない。
【0004】金属酸化物材料はそれらの優れた性質を利
用した電気的素子を製造する過程でしばしばエッチング
される。金属酸化物エッチングで使用される方法は一般
的に、最終的に製作される素子の機能が依存している材
料の性質を許容出来ないほど変化させてしまうような損
傷を与えずに実施できなければならない。更に、異方性
エッチング方法が通常望まれるが、これはエッチマスク
パターン内の細部を保存するためである。エッチング方
法による金属酸化物材料(そして/または周辺材料)の
汚染は、通常許容されない。
【0005】従って当該分野に於いて、Ta2 5 は高
濃度フッ化水素酸(例えば49%HF)を使用した等方
性湿式エッチングによって行われている。
【0006】
【発明の目的と要約】Ta2 5 をエッチングする現在
の方法が、許容できない結果をもたらすことが明らかに
されてきている。等方性湿式エッチングはエッチマスク
の下側をえぐり取ってしまい(一般的にエッチングの深
さと同じ程度の距離)、下層のTa25 をエッチマス
クパターンとは別の形状に誘導してしまう。
【0007】一般的に、また本発明のひとつの形態にお
いて、Ta2 5 の異方性エッチングは材料の表面を液
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、表面の照射部分にエッチングを生じ
させ、未照射部分は基本的にエッチングされずに残るよ
うにすることで実施されている。従ってここに提示され
ている工程は異方性液相光化学エッチングである。好適
に、Ta2 5 は10%フッ化水素酸中に浸し、表面部
分を水銀キセノン放電灯から放射される可視および紫外
放射を照射することによってエッチングされる。表面に
おける照射パターンを定めるためにエッチマスクが使用
され、これによってエッチングパターンが定められる。
光は高い方向性を有するため、これは異方性エッチング
法となる。
【0008】これは明らかにTa2 5 と液体雰囲気
(例えば10%フッ化水素酸)との間の反応に於て、光
照射によって引き起こされる電子的励起を利用して行う
最初のTa2 5 のエッチング方法である。本発明の特
長はそれが異方性である(すなわち、本質的に下側をえ
ぐり取られることがない)点である。マスクの下の領域
は陰の中に残りほとんどエッチングされない。更に、こ
の方法は許容できない程度の欠陥をTa2 5 の中に生
じないことも確認されており、汚染も最少である。
【0009】本発明に特徴的と考えられる新規な点に付
いては、添付の特許請求の範囲に述べられている。しか
しながら本発明自体、また同様にこれのその他の特徴お
よび利点は、以下の詳細な説明を添付図を参照しながら
読むことによって最も良く理解できよう。
【0010】
【実施例】本発明の提出された実施例において、図1を
参照すると、パターンは五酸化タンタル(Ta2 5
の基板34の中にエッチングされ、これは10%フッ化
水素酸(HF)30中に浸されていて、実質的に平行化
された可視/紫外放射24が照射されていて、この放射
は200ワットの水銀キセノン放電灯20で作り出さ
れ、基板表面34にほぼ垂直に伝搬する。放射源20か
らの放射21は集束光学系22で平行光束化され、この
結果平行化された放射24は基板34に向けられる。窓
26は反応容器28の一部であり、平行化された放射に
対して基本的に透明であって放射エネルギがTa2 5
基板34に到達出来るようにしている。エッチマスク3
2は基板の一部に放射が到達するのを阻止することによ
り、エッチングパターンを定義している。Ta2 5
板34および酸溶液30は、公称25℃である。この様
な温度および酸濃度で照射が無ければ、Ta2 5 はほ
とんどエッチングされない。しかしながら、放電灯で生
成された可視/紫外放射を照射されることによって、エ
ッチング速度は増加する。エッチング速度は50:1
(照射:非照射)が観測されている。光源の電力が比較
的低いので、照射領域でエッチング速度が加速されるの
は、一部は熱による効果よりはむしろ光子放射による電
子的励起によるものと信じられている。ここで用いられ
ている様に”放射”という用語は、背景レベルよりも高
いレベルの放射を意味し、これは例えば室内照明よりも
基本的に大きなレベルの放射を意味している。
【0011】放射源20とTa2 5 基板34との間の
エッチングマスク32は、好適にエッチングされる表面
に近接するかまたは接触して配置される。この様なエッ
チングマスク32は基板表面上に沈積されたものであ
る。エッチングマスク32は好適に有機性光硬化樹脂で
ある。一般的には、水銀キセノン灯で生成されるような
可視および紫外線に対して十分に不透明で、液体雰囲気
によって基本的に浸透されたりエッチングされたりしな
い任意の物質が使用できる。マスク材料によって覆われ
ていない基板領域はエッチングを受ける。
【0012】別の実施例では、液体雰囲気は光放射無し
で材料をエッチング出来るクラスから選ばれている。こ
の場合は放射は基板の照射された部分のエッチング速度
を加速し、その結果より等方性の少ないエッチングを実
現する。更に別の実施例では塩を含む液体雰囲気を使用
し、液体雰囲気のpH値は7に等しいかそれ以下である
(すなわち、酸および中性溶液)。更に別の実施例では
アルカリ範囲のpH値(すなわち7以上)の液体雰囲気
も使用しているが、中性および酸性溶液が非常に望まし
く、本発明の提出された実施例にも記述しているように
優れた結果を与えている。
【0013】本方法の付加的な特徴は、側壁形状制御が
不動態化剤を液体雰囲気30に混入することに依って強
化できることである、この不動態化剤はエッチングされ
る材料とは反応する事なく溶解性または僅かに溶解性の
生成物を形成する。不動態化剤は側壁への他のエッチン
グ試薬による攻撃に対しては”害毒”となるが、基板に
対して垂直なエッチングは防止しない、なぜならば放射
によって不動態化剤が表面から剥されるためである。T
2 5 のエッチングに於ける不動態化剤の一例は、塩
酸である。
【0014】本発明の別の実施例では、パターン化され
た光を基板状に投影することに依ってチタン酸塩材料の
表面にパターンがエッチングされる。従来の光食刻はこ
の様なパターン化された光を作り出すためのひとつの技
術である。
【0015】本発明の更に別の実施例では、液体雰囲気
が基板と相対的に流れるように構成されている。液体雰
囲気の流速は可変である。溶液温度は可変であって、異
なるエッチング速度およびエッチング異方性が得られ
る。光子線束を変化させてエッチング方向並びにエッチ
ング速度に影響を与えられる。放射波長を変えることに
よって、異なるエッチング方向並びにエッチング速度が
得られる。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の混合物でよい(例え
ば、異方性を強化するためのひとつまたは複数の不動態
化剤と、材料を光化学的にエッチングするためのひとつ
または複数の試薬との混合)。
【0016】下の一覧表はいくつかの実施例と図面の一
覧を示す。
【表1】
【表2】
【0017】これまでいくつかの実施例に関して詳細に
説明してきた。本発明の範囲はここに記述したものとは
異なるが、特許請求の範囲には含まれる実施例をも包括
的に含むことを理解されたい。
【0018】本発明を例として示した実施例を参照して
説明してきたが、この説明は限定することを意図したも
のではない。例えば、アルカリ性の溶液は好適ではない
としたが、本発明の実施例の中にはこれらを適切な液体
雰囲気とするものもあろう。例示した実施例、また同様
に本発明のその他の実施例の種々の修正及び組合せは、
本記述を参照することによって当業者には明かであろ
う。従って添付の特許請求の範囲にはこれらの全ての修
正または実施例が包含されるものと考えている。
【0019】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 (1)五酸化タンタルを異方性エッチングするための方
法であって: (a)前記五酸化タンタルの表面を液体雰囲気に浸し;
そして (b)前記表面を放射で照射する、手順を含み、これに
よって前記表面の前記照射された部分を前記表面の未照
射部分に較べて基本的に早い速度でエッチングするため
の前記方法。
【0020】(2)第1項記載の方法であって、前記表
面の前記照射されている部分が、前記表面の未照射部分
と基本的に同じ温度である前記方法。
【0021】(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む、前記方法。
【0022】(4)第1項記載の方法であって、前記放
射が水銀キセノン放電灯によって生成される、前記方
法。
【0023】(5)第1項記載の方法であって、前記放
射の伝搬方向が前記表面に対して基本的に垂直である、
前記方法。
【0024】(6)第1項記載の方法であって、前記放
射源と前記表面との間にエッチングマスクが挿入され、
これによって前記表面の一部が照射されないようになさ
れている、前記方法。
【0025】(7)第6項記載の方法であって、前記エ
ッチングマスクが有機性光硬化樹脂を含む、前記方法。
【0026】(8)第6項記載の方法であって、前記エ
ッチングマスクが窒化シリコンである、前記方法。
【0027】(9)第6項記載の方法であって、前記エ
ッチングマスクが貴金属である、前記方法。
【0028】(10)第9項記載の方法であって、前記
貴金属が白金である、前記方法。
【0029】(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前記方法。
【0030】(12)第1項記載の方法であって、塩溶
液を含む前記方法。
【0031】(13)五酸化タンタルを異方性エッチン
グするための方法であって: (a)前記五酸化タンタルの表面を10%フッ化水素酸
に浸し;そして (b)前記表面を水銀キセノン放電灯で生成された放射
で照射する、手順を含み、これによって前記表面の前記
照射された部分を前記表面の未照射部分に較べて基本的
に早い速度でエッチングするための前記方法。
【0032】(14)五酸化タンタル基板34が液体雰
囲気(例えば、10%フッ化水素酸30)中に浸され、
放射源(例えば、200ワット水銀キセノン放電灯2
0)で発せられた放射(例えば、平行化された可視/紫
外線放射24)を照射される。平行化された放射24に
対して本質的に透明である窓26は、放射エネルギーが
Ta2 5 基板34に到達することを許容する。エッチ
ングマスク(例えば、有機性光硬化樹脂32)を放射源
20と基板34との間に配置できる。Ta2 5基板3
4および液体雰囲気30とは公称温度(例えば25℃)
に保たれる。照射が無ければ、Ta2 5 は液体雰囲気
によってはほとんどエッチングされない。照射を受ける
とエッチング速度は本質的に増加する。
【図面の簡単な説明】
【図1】Ta2 5 の異方性エッチングに使用される装
置および材料を示す図。
【符号の説明】
20 水銀キセノン放電灯 21 放射 22 集束光学系 24 平行化された放射 26 窓 28 反応容器 30 酸溶液 32 エッチングマスク 34 Ta2 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】 五酸化タンタルを異方性エッチングする
    ための方法であって: (a)前記五酸化タンタルの表面を液体雰囲気に浸し;
    そして (b)前記表面を放射で照射する、手順を含み、これに
    よって前記表面の前記照射された部分を前記表面の未照
    射部分に較べて基本的に早い速度でエッチングするため
    の前記方法。
JP5091378A 1992-04-20 1993-04-19 五酸化タンタルの異方性エッチング方法 Pending JPH0649664A (ja)

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US87270292A 1992-04-20 1992-04-20
US872702 1997-06-11

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