JPH08148445A

JPH08148445A - ダイヤモンド上の金属炭化物電極形成方法

Info

Publication number: JPH08148445A
Application number: JP28998094A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Koyama; 久小山; Kazuo Kumagai; 和夫熊谷; Kozo Nishimura; 耕造西村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】ダイヤモンド層上に密着性及び耐熱性が高
く、電極の側面がダイヤモンド層の上面に対し直角な形
状の電極を得ることができるダイヤモンド層上の炭化物
金属電極形成方法を提供する。【構成】先ず、炭化物金属膜形成工程として、Ｓｉ基
板７上に気相合成法により多結晶ダイヤモンド層８を合
成し、その後多結晶ダイヤモンド層８上にスパッタリン
グ法により炭化チタン層９を蒸着する。次に、炭化チタ
ン層９上の所定領域にフォトレジストパターン１０を形
成する。次いで、例えば、エッチングガスにＣＦ₄ を使
用し、エッチングガス圧力が３０ｍＴｏｒｒ、ＲＦ電力
が４００Ｗの条件で反応性イオンエッチングを施し、所
定形状の炭化物金属電極９ａを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はダイヤモンドを使用した
電子装置を高温で使用するのに有効なダイヤモンド上の
金属炭化物電極形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイヤモンドは、硬度が高く、耐熱性、
耐薬品性及び耐放射線性に優れており、電気的には絶縁
体である。ダイヤモンドのバンドギャップは約５．４ｅ
Ｖであり、シリコン及びゲルマニウム等のバンドギャッ
プよりも大きい。また、ドーピングにより半導体化する
ことが可能であるので、ダイヤモンドは高温半導体とし
ての応用が期待されている。更に、電子及びホール移動
度も約１８００ｃｍ²／Ｖ・ｓと大きく、その飽和速度
も２．７×１０⁷ｃｍ／ｓとＳｉの飽和速度の約３倍と
大きい。更に、絶縁破壊電界が１０⁷Ｖ／ｃｍと大きい
ことから、高出力素子及び高速素子への適用が検討され
ている。更にまた、ダイヤモンドは紫外光、可視光及び
赤外光の広い波長領域にわたり光学的に透明であるた
め、光学窓等への応用も期待されている。このように、
ダイヤモンドは、機能性材料として優れた特性を有して
いる。

【０００３】ダイヤモンドを人工的に形成する方法とし
ては、プラズマ反応を利用してダイヤモンド薄膜を気相
合成する方法が１９８０年代前半に確立された。この方
法で形成したダイヤモンド薄膜は、ポロン（ホウ素；
Ｂ）等の不純物をドーピングすることにより、バルクダ
イヤモンドと同様に半導体化することも可能である。ダ
イヤモンド薄膜は、前述の如く機能性材料として優れた
特性を有しているので、半導体ダイヤモンド薄膜を使用
したダイオード、サーミスタ及び電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）等の電子デバイスの開発が進められている。

【０００４】前述の高温半導体としてのダイヤモンドの
特徴を生かすためにはダイヤモンド薄膜上に形成される
電極材料は、例えば温度が８００℃の高温下でもダイヤ
モンドとの良好な密着性が維持され、ダイヤモンド薄膜
と電極との界面反応が少なく、またＣ原子の電極材料中
への拡散が少ない高融点材料であることが好ましい。こ
れらの特徴を備えた電極材料として炭化チタンが提案さ
れている（T.Tachibana等, Diamond and Related Mater
ials, 2, 37-40(1993)、以下、従来技術１という）。図
５はダイヤモンド薄膜上に炭化チタンを形成することに
より設けたショットキー電極の電流−電圧特性のデータ
を示す。図５（ａ）は蒸着したままのＴｉＣ層を用いた
結果であり、図５（ｂ）は８５０℃で焼鈍した後のＴｉ
Ｃ層を用いた結果である。このショットキー電極はＢを
ドープしたｐ型半導体層の上に炭化チタンがＤＣマグネ
トロンスパッ夕法により蒸着され、リフトオフ法により
直径が１００μｍの電極がパターン形成されたものであ
る。リフトオフ法とは、先ず基板上にフォトレジスト膜
を使用してパターンを形成し、次いで、電極材料を蒸着
し、これをフォトレジスト膜の剥離液により処理してフ
ォトレジスト膜及びフォトレジスト膜上の電極金属膜を
除去する方法である。その結果、フォトレジスト膜で覆
われていなかった領域にのみ、電極がパターン形成され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
装置の微細化に伴い、上述したリフトオフ法を使用して
１μｍ以下の線幅の電極を形成する場合、電極の膜厚が
厚くなると、リフトオフが困難になるという問題点があ
る。例えば、膜厚が０．４μｍ以上になるとフォトレジ
スト膜パターンの垂直側面にも電極材料が蒸着され易く
なるため、フォトレジスト膜を除去するための剥離液が
フォトレジスト膜に浸透しにくくなり、リフトオフがで
きなくなる。

【０００６】図６（ａ）はリフトオフにより形成した電
極を示す断面図である。図６（ａ）に示すように、基板
２１上にリフトオフ法により形成された電極２２の側面
の形状は、基板２１の表面に垂直にならない。しかしな
がら、電子デバイスの微細化を図る場合には、図６
（ｂ）に示すように、電極２３の側面の形状が基板２１
の表面に対して垂直であることが要求される。例えば、
電界効果トランジスタの代表的な製造方法であるセルフ
アラインメントプロセスをダイヤモンド薄膜とその上の
ゲート電極の形成に適用する場合は、ゲート電極をマス
クとしてダイヤモンド薄膜にイオン注入して、ソース及
びドレイン領域を形成する。この場合に、ゲート電極が
電極２２のような形状であると、このゲート電極の傾斜
した側面の下方の部分が薄いため、この側面の下部を貫
通してその下方の基板２１にもイオンが注入されてしま
う虞がある。この部分にイオンが注入されると、ゲート
電極とその下方のダイヤモンド薄膜とが電気的に短絡す
るという問題点が生じる。

【０００７】電極の微細加工の手段としてウェットエッ
チング法も知られているが、金属炭化物には適切なエッ
チング液が少ないため、ウェットエッチング法による微
細加工は困難である。例えば、炭化チタンは王水でエッ
チングできることが知られているが、この場合、エッチ
ングのマスク材として通常使用されているフォトフォト
レジスト膜をマスクとして使用することはできない。ま
た、ウェットエッチング法はエッチング液の純度が低い
こと及び容器からの汚染があること等の理由により、プ
ラズマを用いたドライエッチングによる微細加工技術の
確率が必要である。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、ダイヤモンド上に密着性及び耐熱性が高
く、ダイヤモンドの表面に対して垂直な側面を有する形
状の電極を形成することができるダイヤモンド上の金属
炭化物電極形成方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るダイヤモン
ド上の金属炭化物電極形成方法は、ダイヤモンド上に金
属炭化物膜を形成する金属炭化物膜形成工程と、前記金
属炭化物膜上に所定パターンのマスクを形成するマスク
形成工程と、Ｃｌ及び／又はＦを構成元素として含むガ
スをエッチングガスとしてプラズマエッチングにより前
記マスクに覆われていない領域の前記金属炭化物膜を除
去して前記ダイヤモンド上に金属炭化物電極をパターン
形成するエッチング工程とを有することを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明に係るダイヤモンド上の金属炭化物電極
形成方法においては、先ず、ダイヤモンド上に金属炭化
物膜を形成する。金属炭化物は高融点金属であるため耐
熱性が優れていると共に、比抵抗も小さく電極材料とし
て優れている。また、この電極材料は炭化物であるた
め、Ｃ原子からなるダイヤモンドとの密着性が優れてお
り、金属炭化物膜中へのＣ原子の拡散係数も小さいの
で、高温においても電極とダイヤモンドとの界面の電気
的特性が劣化しにくい。

【００１１】下記表１は、炭化チタン、炭化タングステ
ン、炭化モリブデン、炭化タンタル、炭化バナジウム、
炭化ハフニウム、及び炭化ニオブの融点及び比抵抗を示
す。

【００１２】

【表１】

【００１３】次いで、マスクを形成した後、Ｃｌ及び／
又はＦを含むエッチングガスのプラズマ中で金属炭化物
膜をエッチングする。そうすると、Ｃｌ及び／又はＦが
金属炭化物と反応して揮発性の分子を形成し、金属炭化
物膜がエッチングされる。

【００１４】本発明はリフトオフ法によらずに金属炭化
物膜をエッチングするので、金属炭化物膜の側面が傾斜
してしまうことがなく、また乾式エッチングであるの
で、エッチング液からの汚染も防止される。

【００１５】エッチング工程において、反応性イオンエ
ッチングにより金属炭化物膜をエッチングすると、この
反応性イオンエッチングは異方性が優れているため、エ
ッチングにより形成される金属炭化物電極の側面の形状
は、ダイヤモンドの上面に対して略垂直になる。従っ
て、前記マスクの線幅が例えば１μｍ以下であっても、
線幅が１μｍ以下の電極を形成することができる。

【００１６】なお、エッチング中のエッチングガスの圧
力が５ｍＴｏｒｒ未満ではエッチング速度が著しく低下
して、多大なエッチング時間を要する。また、エッチン
グガス圧力が２００ｍＴｏｒｒを超えると、エッチング
速度が低下すると共に、エッチングの異方性を失うた
め、電極の側面がダイヤモンドの上面に対して垂直では
なくなる。従って、反応性イオンエッチングの場合、エ
ッチングガスのガス圧は５乃至２００ｍＴｏｒｒが好ま
しい。更に、高周波電力が２００Ｗ未満では、金属炭化
物のエッチング速度が５０Å／分以下になり実用的では
ないため、高周波電力は２００Ｗ以上が好ましい。

【００１７】一方、エッチング工程において、電子サイ
クロトロン共鳴（ＥＣＲ）エッチングにより金属炭化物
膜をエッチングすると、反応性イオンエッチングの場合
よりも低いガス圧でプラズマを発生させることができる
ために、より異方性が高いエッチングが可能となる。そ
の結果、エッチングにより形成される金属炭化物電極の
側面の形状は、ダイヤモンドの上面に対してより垂直に
近づく。従って、前記マスクの線幅を例えば１μｍ以下
であっても、線幅が１μｍ以下の電極を形成することが
できる。なお、エッチングガスのガス圧がｌｍＴｏｒｒ
未満ではエッチング速度が著しく低下し、３０ｍＴｏｒ
ｒを超えるとプラズマを発生させることが困難になる。
従って、ＥＣＲエッチングの場合、エッチングガスのガ
ス圧は１乃至３０ｍＴｏｒｒが好ましい。また、５００
Å／分以上のエッチング速度及び安定したプラズマを得
るためには、マイクロ波電力が５００Ｗ以上であること
が好ましい。

【００１８】更に、エッチングガスにＨ₂ガスを添加す
ることにより、エッチングのマスク材料としてフォトレ
ジスト膜を使用したときのフォトレジスト膜のプラズマ
耐性が向上する。従って、長時間のエッチングを実施し
ても、フォトレジスト膜に覆われた領域の金属炭化物膜
がエッチングされてしまうということがない。このた
め、長時間のエッチングが可能である。

【００１９】更にまた、Ｆを含むエッチングガスにＯ₂
を添加すると、エッチングガス中のＦ原子の分解効率が
向上することにより、金属炭化物膜のエッチング速度が
速くなる。

【００２０】更にまた、酸化ケイ素はＯ₂プラズマに対
し、耐性が高いので、エッチングのマスク材料として酸
化ケイ素を使用する場合は、エッチングガスにＯ₂を添
加すると長時間のエッチングが可能になる。

【００２１】更にまた、マスク材料としてＡｌを使用す
る場合、エッチングガスにＯ₂を添加するとエッチング
初期にＡｌマスク表面が酸化して不動態となり、同様に
プラズマ耐性が高いマスクが得られる。

【００２２】

【実施例】次に、本発明方法について更に詳細に説明す
る。例えば、炭化タングステンにより金属炭化物膜を形
成した場合、炭化タングステンは高温での熱膨張係数が
炭化チタンの半分と小さいため、高温に曝してもダイヤ
モンド層から剥離することが極めて少ない。

【００２３】一方、炭化チタンは融点が３１５０℃、比
抵抗が５．２×１０^-5Ω・ｃｍであり、１０００℃程度
の温度に対しても安定である。従来、炭化チタンは、核
融合炉の炉壁へのコーティング及び工具コーティング等
へ応用されているが、電子デバイスへの電極材料として
着目した例は極めて少ない。プラズマエッチングのガス
種としてはＴｉがＦ及びＣｌと反応してＴｉＦ₄及びＴ
ｉＣｌ₄を形成することから下記化学式１〜３の反応が
生じると考えられる。なお、化学式１，２はエッチング
ガスにＣＦ₄を使用した場合、化学式３はエッチングガ
スにＣｌ₂を使用した場合に生じる化学反応である。

【００２４】

【化１】ＴｉＣ＋ＣＦ₄→ＴｉＦ₄＋２Ｃ

【００２５】

【化２】Ｃ＋２Ｆ₂→ＣＦ₄

【００２６】

【化３】ＴｉＣ＋４Ｃｌ₂→ＴｉＣ１₄＋ＣＣｌ₄

【００２７】化学式１，２において、Ｆ₂はＣＦ₄をプラ
ズマ中で分解することにより生成する。ＴｉＦ₄及びＴ
ｉＣ１₄は、常温及び常圧で夫々固体及び気体である。
プラズマエッチングでは、通常反応生成物が気体となる
ようなガス種を選んで使用するが、Ｃｌ₂のガスは毒性
及び腐食性が強いため、ＣＦ₄のような安全なガスを使
用できることが好ましい。

【００２８】そこで、ＣＦ₄を使用した場合に金属炭化
物膜をエッチングすることが可能であることを確認する
実験を行った。図１は、平行平板型のエッチング装置を
示す模式図である。このエッチング装置は、エッチング
室６の下壁にエッチングガス導入部１が設けられ、側壁
には排気口２が設けられている。この排気口２は真空ポ
ンプ（図示せず）に接続されており、この真空ポンプに
よりエッチング室６の内部が排気されるようになってい
る。なお、このエッチング室６は接地されている。ま
た、ガス導入部１の上方には試料取付部材３が配置され
ており、その下面に試料４をそのエッチングすべき面を
下方に向けて設置するようになっている。この試料取付
部材３はエッチング室６の外部に配置された高周波電源
５に接続されている。また、この試料取付部材３に対向
するように対向電極３ａが設置されており、この対向電
極３ａはエッチング室６に接続されて接地されている。

【００２９】このように構成されたエッチング装置にお
いては、高周波電源５により試料取付部材３に高周波電
力を印加し、試料取付部材３と接地された対向電極３ａ
との間に高周波電圧を印加してエッチングガスを分解
し、プラズマを発生させる。そうすると、発生したエッ
チングガスのプラズマにより試料４の表面がエッチング
される。

【００３０】実際にこの装置を使用して、炭化チタン膜
をエッチングしたときのエッチング速度を下記表２に示
す。但し、高周波電力は４００Ｗ、エッチングガスのガ
ス圧は３５ｍＴｏｒｒである。

【００３１】

【表２】

【００３２】この表２から明らかなように、ＣＦ₄をエ
ッチングガスに使用した場合は、Ｃｌ₂を使用した場合
に比してエッチング速度が約１／３であるが、エッチン
グは可能である。

【００３３】また、Ｆを含んだエッチングガスを使用し
てエッチングした場合、エッチングにより得られた金属
炭化物電極はＲＣＡ洗浄液に対する耐性が向上すること
が判明した。即ち、ＲＣＡ洗浄液には、ＨＣｌ、Ｈ₂Ｏ₂
及びＨ₂Ｏを１対１対５の割合で混合したものと、ＮＨ₄
ＯＨ、Ｈ₂Ｏ₂及びＨ₂Ｏを１対１対５の割合で混合した
ものとがあるが、Ｆを含んだエッチングガスを使用して
エッチングした炭化チタンにより形成された電極はいず
れの液に対してもエッチングされないことがわかった。
従って、ＲＣＡ洗浄液を電極形成プロセスにおいて使用
する場合、Ｆを含んだガスを使用してエッチングすれば
よい。

【００３４】なお、Ｆ又はＣｌを含んだガスとしてＣｌ
₂及びＣＦ₄以外のガスを検討した結果、ＨＣｌ、ＣＨＦ
₃及びＳＦ₆もエッチングガスとして好適であることが判
明した。これらのガスはいずれもＦ又はＣｌ元素を含ん
でおり、化学式１，２に示した反応と同様のメカニズム
で反応が進行していると思われる。

【００３５】実施例１次に、本発明方法により電極を形成した実施例について
説明する。図２（ａ），（ｂ）は本実施例におけるマス
ク形成工程及びエッチング工程を示す断面図である。本
実施例においては、先ず、図２（ａ）に示すように、Ｓ
ｉ基板７上に気相合成法により厚さが２μｍの多結晶ダ
イヤモンド層８を合成し、その後多結晶ダイヤモンド層
８上にスパッタリング法を使用して炭化チタン層９を６
０００Åの膜厚に蒸着した。そして、図２（ａ）に示す
ように、炭化チタン層９上の所定領域にフォトレジスト
パターン１０を形成した。このフォトレジストパターン
の線幅は１μｍ、厚さは６μｍである。

【００３６】次いで、図２（ｂ）に示すように、フォト
レジストパターン１０をマスクとして、炭化チタン層９
をエッチングした。エッチングガスにはＣＦ₄を使用
し、圧力が３０ｍＴｏｒｒ、高周波電力が４００Ｗの条
件で、反応性イオンエッチングを４０分間実施し、所定
パターンの金属炭化物電極９ａを得た。エッチング速度
は１７０Å／分であった。得られた電極パターンの断面
を電子顕微鏡で観察したところ、ほぼ垂直の断面形状が
得られた。

【００３７】図３は横軸にエッチングガスであるＣＦ₄
ガスの圧力をとり、縦軸にエッチング速度をとって、反
応性イオンエッチング法で炭化チタンをエッチングした
場合に、高周波電力が４００Ｗのときのエッチング速度
の圧力依存性を示すグラフ図である。図３から明らかな
ように、圧力が５ｍＴｏｒｒ以下では殆どエッチングで
きないが、圧力が高くなるにつれてエッチング速度は上
昇する。しかし、圧力が３００ｍＴｏｒｒを超えると、
エッチング速度は低下する。従って、エッチングガスの
圧力は５乃至３００ｍＴｏｒｒが好ましい。なお、高周
波電力が５０Ｗ以下の場合は殆どエッチングが不可能と
なる。

【００３８】実施例２次に、本発明方法により、炭化タングステン膜をエッチ
ングした実施例について説明する。５ｍｍ角の単結晶ダ
イヤモンド基板の上に、マグネトロンスパッタリングに
より炭化タングステン膜を約１μｍの厚さに蒸着した。
次に、実施例１と同様のフォトレジスト膜パターンを形
成し、このフォトレジスト膜パターンをマスクとしてＥ
ＣＲ装置を使用してＣｌ₂ガスにより炭化タングステン
膜をエッチングした。この場合のエッチングガスの圧力
が２ｍＴｏｒｒ、マイクロ波電力が７００Ｗである。こ
の条件におけるＥＣＲエッチングのエッチング速度は約
２０００Å／分であった。このエッチング速度は反応性
イオンエッチングのエッチング速度に比して、約１０倍
であった。

【００３９】実施例３また、表１に示す種々の金属炭化物膜をＥＣＲ装置によ
りＣＦ₄ガスを使用してプラズマエッチングした。な
お、エッチングガスの圧力は２ｍＴｏｒｒ、マイクロ波
電力は８００Ｗである。各炭化金属膜のエッチング速度
を下記表３に示す。

【００４０】

【表３】

【００４１】表３から明らかなように、ＥＣＲ装置を使
用してエッチングした場合、平行平板型反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）装置を使用した場合に比して、エッ
チング速度が約１桁上昇した。

【００４２】また、炭化チタンに対するエッチング速度
は、エッチングガス圧がｌｍＴｏｒｒの場合は５００Å
／分、０．８ｍＴｏｒｒの場合は１２０Å／分であっ
た。なお、エッチングガスの圧力が３０ｍＴｏｒｒ以上
ではプラズマが発生しなくなり、エッチングが不可能で
あった。また、マイクロ波電力が５００Ｗ以下の場合
は、エッチング速度が著しく低下した。

【００４３】実施例４次に、Ｃｌ又はＦを含む種々のガスを使用してエッチン
グを実施し、そのエッチング速度を調べた結果について
説明する。先ず、試料上に炭化チタン膜を形成し、この
上に実施例１と同様のフォトレジスト膜パターンを形成
した。次に、下記表４に示す反応ガスを使用し、平行平
板型プラズマエッチング装置を使用して炭化チタン膜を
エッチングした。この場合の各エッチングガスに対する
エッチング速度を下記表４に併せて示す。なお、高周波
電力は４００Ｗである。

【００４４】

【表４】

【００４５】表４に示すように、いずれのエッチングガ
スを使用した場合も、炭化チタン膜をエッチングするこ
とができる。なお、ＣＦ₄又はＳＦ₆にＨ₂を添加するこ
とによりフォトレジスト膜のプラズマ耐性が向上するた
め、長時間のエッチングが可能になる。また、ＣＦ₄又
はＳＦ₆にＯ₂を添加するとエッチングガス中のＦ原子の
分解効率が向上することにより、金属炭化物のエッチン
グ速度が大きくなる。

【００４６】実施例５次に、本発明の実施例方法により、ＭＩＳ構造のダイオ
ードを製造し、そのダイオードの電流−電圧特性を測定
した結果について説明する。図４は、本実施例方法によ
り製造したダイオードを示す断面図である。先ず、比抵
抗が０．１Ω・ｃｍ以下の低抵抗のＳｉ基板１１上に、
厚さが２μｍで、ドーピング濃度が１０¹⁹ｃｍ^-3のＢド
ープ半導体ダイヤモンド層１２を形成した。このダイヤ
モンド層１２上に膜厚が０．６μｍのアンドープダイヤ
モンド層１３を形成した。このように構成された試料を
５個用意し、これらの試料のアンドープダイヤモンド層
１３上に、夫々炭化チタン、炭化モリブデン、炭化タン
タル、炭化ハフニウム及び炭化ニオブを、スパッタリン
グ法により厚さが６０００Åになるように蒸着した。

【００４７】次に、これらの金属炭化物層上に、フォト
レジスト膜により、直径が１００μｍ、厚さが６μｍの
ドットパターンを形成した。これらの試料に対し、実施
例１と同一の条件で反応性イオンエッチングして、金属
炭化物電極１４をパターン形成した。その後、金属炭化
物電極１４上に残存したフォトレジスト膜を除去し、Ｓ
ｉ基板１１の下面にオーミック電極（図示せず）を形成
してＭＩＳ（金属−真性半導体−半導体）構造のダイオ
ードを製造した。

【００４８】このように構成された種々の金属炭化物電
極を有するダイオードの電流・電圧特性を測定し、印加
電圧が±１ＯＶの場合における整流比を測定した。この
熱処理前の整流比を下記表５に示す。なお、整流比と
は、順方向電流と逆方向電流との比（この場合、印加電
圧が−１０Ｖの場合と、＋１０Ｖの場合に流れる電流の
比）である。

【００４９】次に、これらのダイオードを圧力が５×１
０^-6Ｔｏｒｒの真空中で、８００℃に１時間加熱して熱
処理を施し、その後再び各ダイオードの整流比を測定し
た。この熱処理後の整流比も表５に併せて示す。

【００５０】

【表５】

【００５１】表５から明らかなように、いずれの金属炭
化物を使用して形成された電極においても、熱処理によ
って整流特性の劣化は認められなかった。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るダイ
ヤモンド上の金属炭化物電極形成方法によれば、ダイヤ
モンド上に、ダイヤモンドとの密着性及び耐熱性が高い
と共にダイヤモンド層との界面反応が少なく、高温にお
いても特性の劣化が生じない金属炭化物電極を形成する
ことができる。

【００５３】また、電極の線幅を１μｍ以下にすること
もでき、その場合に電極の側面はダイヤモンド層の上面
に対して略垂直にすることができて、トランジスタ形成
工程におけるセルフアラインメントプロセスにも使用可
能な金属炭化物電極を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】平行平板型エッチング装置を示す模式図であ
る。

【図２】本発明の実施例１の金属炭化物電極形成方法に
おけるマスク形成工程及びエッチング工程を示す断面図
である。

【図３】エッチングガスの圧力と、エッチング速度との
関係を示すグラフ図である。

【図４】本発明の実施例３により製造したダイオードを
示す断面図である。

【図５】ダイヤモンド薄膜上に炭化チタンにより形成し
たショットキー電極の電流−電圧特性を示すグラフ図で
ある。

【図６】基坂上に形成された電極の形状を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１；エッチングガス導入部２；排気口３；試料台４；試料５；高周波電源７；シリコン基板８；多結晶ダイヤモンド層９；炭化チタン層９ａ，１４；金属炭化物電極１０；フォトレジスト膜パターン１１；低抵抗Ｓｉ基板１２；半導体ダイヤモンド層１３；アンドープダイヤモンド層２１；基板２２，２３；電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイヤモンド上に金属炭化物膜を形成す
る金属炭化物膜形成工程と、前記金属炭化物膜上に所定
パターンのマスクを形成するマスク形成工程と、Ｃｌ及
び／又はＦを構成元素として含むガスをエッチングガス
としてプラズマエッチングにより前記マスクに覆われて
いない領域の前記金属炭化物膜を除去して前記ダイヤモ
ンド上に金属炭化物電極をパターン形成するエッチング
工程とを有することを特徴とするダイヤモンド上の金属
炭化物電極形成方法。
【請求項２】前記エッチング工程は、前記ガスの圧力
が５乃至２００ｍＴｏｒｒ及び高周波電力が２００Ｗ以
上で反応性イオンエッチングにより行うことを特徴とす
る請求項１に記載のダイヤモンド上の金属炭化物電極形
成方法。
【請求項３】前記エッチング工程は、前記ガスの圧力
が１乃至３０ｍＴｏｒｒ及びマイクロ波電力が５００Ｗ
以上で電子サイクロトロン共鳴エッチングにより行うこ
とを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド上の金属
炭化物電極形成方法。
【請求項４】前記エッチングガスは、Ｃｌ₂、ＨＣ
ｌ、ＣＨＦ₃、ＣＦ₄、ＳＦ₆、ＳＦ₆とＨ₂との混合ガ
ス、ＣＦ₄とＨ₂及びＯ₂との混合ガス、並びにＳＦ₆とＨ
₂及びＯ₂との混合ガスからなる群から選択されたもので
あることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に
記載のダイヤモンド上の金属炭化物電極形成方法。
【請求項５】前記金属炭化物膜は、炭化タングステ
ン、炭化モリブデン、炭化チタン、炭化タンタル、炭化
ハフニウム、炭化バナジウム及び炭化ニオブからなる群
から選択されたものであることを特徴とする請求項１乃
至４のいずれか１項に記載のダイヤモンド上の金属炭化
物電極形成方法。
【請求項６】前記マスクは、酸化ケイ素又はＡｌであ
ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記
載のダイヤモンド上の金属炭化物電極形成方法。