JPS5912502A - 材料の導電率増加法 - Google Patents
材料の導電率増加法Info
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- JPS5912502A JPS5912502A JP58108022A JP10802283A JPS5912502A JP S5912502 A JPS5912502 A JP S5912502A JP 58108022 A JP58108022 A JP 58108022A JP 10802283 A JP10802283 A JP 10802283A JP S5912502 A JPS5912502 A JP S5912502A
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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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】
本発明は材料の導電率を増加させる方１去及びそれによ
り潜られた広範囲の電気的および電子的用途における回
路要素として用いるのに適した導電率の増した材料に係
る。
り潜られた広範囲の電気的および電子的用途における回
路要素として用いるのに適した導電率の増した材料に係
る。
電気的および電子的用途に用いられる導電体は、プラス
チックまたは他の有機絶縁材料に囲まれた金属要素から
成ることが多い。集積回路および池の半導体デバイスの
場合、導電体は典型的な場合たとえば二酸化シリコンの
ような無機絶縁材料で囲まれた導電体あるいはより低濃
度にドープしたシリコンまたは二酸化シリコンにより囲
まれた高濃度ドープ多結晶シリコン材料から成る。最近
、シリサイドすなわちシリコン−金属化合物が、電子回
路の動作を助けることになる低い抵抗を得るために、し
だいに用いられるようになってきた。
チックまたは他の有機絶縁材料に囲まれた金属要素から
成ることが多い。集積回路および池の半導体デバイスの
場合、導電体は典型的な場合たとえば二酸化シリコンの
ような無機絶縁材料で囲まれた導電体あるいはより低濃
度にドープしたシリコンまたは二酸化シリコンにより囲
まれた高濃度ドープ多結晶シリコン材料から成る。最近
、シリサイドすなわちシリコン−金属化合物が、電子回
路の動作を助けることになる低い抵抗を得るために、し
だいに用いられるようになってきた。
はとんどの従来技術による導電体は、上の例かられかる
ように、無機材料から成っていた。しかし、有機材料か
ら高導電性の材料を得るだめの仕事も、最近行われてい
る。たとえば、炭素を含む薄膜が比較的高い導電性を有
する薄膜を生成するために焼成されている。
ように、無機材料から成っていた。しかし、有機材料か
ら高導電性の材料を得るだめの仕事も、最近行われてい
る。たとえば、炭素を含む薄膜が比較的高い導電性を有
する薄膜を生成するために焼成されている。
“′高導電率を佇する炭素薄＋１ｊ ”エム・エル・カ
ブラン（Ｍ、Ｌ、 Ｉ＜ＸＩｐ Ｉ ａｎ ）ら、アプ
ライド・フィジックス６レターズ（Ａｐｐｌｉｅｔｌ
ＰｈｖｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ ）、第３６巻、８６７
〜８６９頁（１９８０）を参照のこと。得られた薄膜は
高導電性で、約２５０ （＋）−σ）１の室温導電率、
すなわち約０．０ Ｏ４Ω二Ｃｍの抵抗率を有しまた。
ブラン（Ｍ、Ｌ、 Ｉ＜ＸＩｐ Ｉ ａｎ ）ら、アプ
ライド・フィジックス６レターズ（Ａｐｐｌｉｅｔｌ
ＰｈｖｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ ）、第３６巻、８６７
〜８６９頁（１９８０）を参照のこと。得られた薄膜は
高導電性で、約２５０ （＋）−σ）１の室温導電率、
すなわち約０．０ Ｏ４Ω二Ｃｍの抵抗率を有しまた。
それらは作成温度により、金属または半導体、つ振舞い
を有した。
を有した。
電子的な用途にお・いて、絶縁領域（・こ囲まれ、を比
較的細線導電体領域、たとえば回路ボード」二で用いる
かちるいは集積回路の領域を接続するだめに用いられる
導電１．トを得ることが望ましい。（支）って、高導電
率を得るために、何機材料を選択的にα理する方法が望
ましい。
較的細線導電体領域、たとえば回路ボード」二で用いる
かちるいは集積回路の領域を接続するだめに用いられる
導電１．トを得ることが望ましい。（支）って、高導電
率を得るために、何機材料を選択的にα理する方法が望
ましい。
導電率を増加させるために、ある種の有機ｔ＝ａ料を照
射するために電子ビームが用いられている。たとえば、
ピー・エイチ・シュミット（１’、 Ｈ，Ｓｃｌ＋ｍ１
ｄｔ ）ら、゛薄膜有機二無水物中の電子ビームパター
ン生成゛、アプライド・フィジックス６レターズ（Ａｐ
ｐ Ｉ ｉ （１ｄ ｌ’ｌｔ入５Ｉ（ＳＬｅｔｔｅｒ
ｓ ） 、第４０巻、９５〜９５頁（１９８２）を参照
のこと。照射領域の導電率は非照射領域に比べ、本質的
に増υ口するが、潜られた最も高い導電率ばＰＴＣＤｋ
拐料の」→合わすか１（Ω−ｃｒｎ）〜１のオーダーで
あった。多くの電気的ち・よび電子的用途の場合、本質
的にこ；ｉｔより高い導電宅すなわち１Ω−ｃｍより本
質的に小さい抵抗率を有することが望ましいか、ちるい
は必要である。
射するために電子ビームが用いられている。たとえば、
ピー・エイチ・シュミット（１’、 Ｈ，Ｓｃｌ＋ｍ１
ｄｔ ）ら、゛薄膜有機二無水物中の電子ビームパター
ン生成゛、アプライド・フィジックス６レターズ（Ａｐ
ｐ Ｉ ｉ （１ｄ ｌ’ｌｔ入５Ｉ（ＳＬｅｔｔｅｒ
ｓ ） 、第４０巻、９５〜９５頁（１９８２）を参照
のこと。照射領域の導電率は非照射領域に比べ、本質的
に増υ口するが、潜られた最も高い導電率ばＰＴＣＤｋ
拐料の」→合わすか１（Ω−ｃｒｎ）〜１のオーダーで
あった。多くの電気的ち・よび電子的用途の場合、本質
的にこ；ｉｔより高い導電宅すなわち１Ω−ｃｍより本
質的に小さい抵抗率を有することが望ましいか、ちるい
は必要である。
本発明の要約
少くとも１原子パーセントの炭素をよむ材料に粒子を照
射することにより、低抵抗率を肖る方法を発明した。選
択的な照射により、本質的に非導電性材料の領域により
囲まれた４亀性領域を作ることができる。炭素を陰んだ
ｂ料というのは、典型的な場合、基板上に形成された薄
膜で、重合または非重合１．（素な有材料で、典型的な
場合有機化合物である。
射することにより、低抵抗率を肖る方法を発明した。選
択的な照射により、本質的に非導電性材料の領域により
囲まれた４亀性領域を作ることができる。炭素を陰んだ
ｂ料というのは、典型的な場合、基板上に形成された薄
膜で、重合または非重合１．（素な有材料で、典型的な
場合有機化合物である。
照射ｉ１■、材料の抵抗率は１Ω−傭より大きぐ、典型
的な場合１０１０Ω−ｃｍより大きい。粒子の照射は、
典型的な場合、イオンビームの形であるが、他の粒子も
可能である。粒子は導電率の増した本質的にアモルファ
スな炭素を含む形に材料を破壊する。照射により典型的
な場合、１０ ’ 、Ｑ −Ｃｍより小さな抵抗率を材
料中に生じ、多くは１０ Ω−儂より小さな抵抗率が可
能である。得られる材料はデバイス、回路または装置の
一部分からもう一方へ電子を伝達するのに適している。
的な場合１０１０Ω−ｃｍより大きい。粒子の照射は、
典型的な場合、イオンビームの形であるが、他の粒子も
可能である。粒子は導電率の増した本質的にアモルファ
スな炭素を含む形に材料を破壊する。照射により典型的
な場合、１０ ’ 、Ｑ −Ｃｍより小さな抵抗率を材
料中に生じ、多くは１０ Ω−儂より小さな抵抗率が可
能である。得られる材料はデバイス、回路または装置の
一部分からもう一方へ電子を伝達するのに適している。
詳細な記述
以下の詳細な説明は、粒子照射により炭素含有材料中に
、高導電性（すなわち低抵抗）領域を帰る方法について
である。照射領域は電子の伝導用に適したものである。
、高導電性（すなわち低抵抗）領域を帰る方法について
である。照射領域は電子の伝導用に適したものである。
この電子の伝導は、典型的な場合、電気的゛まだは電子
的デバイス、回路捷だは装置の一部から、同じまたは別
のデバイス、回路または装置の他の部分へ行なう。本発
明は広範囲の炭素を含む月料、すなわち重合体および非
重合体の両方がイオンを照射したとき、本質的に導電率
の増加（すなわち抵抗率の減少）を示すことを見出した
ことに関連する。照射後桟る材料は高導電状態のアモル
ファス状炭素から成る。
的デバイス、回路捷だは装置の一部から、同じまたは別
のデバイス、回路または装置の他の部分へ行なう。本発
明は広範囲の炭素を含む月料、すなわち重合体および非
重合体の両方がイオンを照射したとき、本質的に導電率
の増加（すなわち抵抗率の減少）を示すことを見出した
ことに関連する。照射後桟る材料は高導電状態のアモル
ファス状炭素から成る。
しかし、有機材料の他の成分、たとえば金属捷たは窒素
が伝導機溝を明らかに劣化させることなく、照射材料中
に残留する可能性もある。以下ではイオンの照射につい
て議論するが、電気的に中性な粒子（たとえば原子また
は分子）によっても、対応する同程度の運動エネルギー
と含まれるイオンによシ生じる結果と、はとんどの場合
本質的に同様の結果を生じることを理解すべきである。
が伝導機溝を明らかに劣化させることなく、照射材料中
に残留する可能性もある。以下ではイオンの照射につい
て議論するが、電気的に中性な粒子（たとえば原子また
は分子）によっても、対応する同程度の運動エネルギー
と含まれるイオンによシ生じる結果と、はとんどの場合
本質的に同様の結果を生じることを理解すべきである。
以下の牙１例において、導電性パターンは芳香族化合物
、３，４，９，１０ 二無水テトラカルボ牛シペリレ
ン（ＰＴＣＤＡ）： １ 。
、３，４，９，１０ 二無水テトラカルボ牛シペリレ
ン（ＰＴＣＤＡ）： １ 。
４．５．８−二無水テトラカルボキシナフタリン（ＮＴ
ＣＤＡ）およびＮ１フタロシアニン（ＮＩＰＣ）の薄膜
中に形成される。抵抗率は非照射薄膜で得られるものに
比べ典型的な場合１５桁も低下する。たとえば、ＰＴＯ
ＤＡの室温抵抗率は堆積したままの状態でのρ’：２−
１０”Ω−函から、以下のように露出された薄膜の場合
、Ｄ＝ １０１？イオン／ｄの２ ＭｅＶＡｒ＋ドーズ
において、ρ＝７Ｘ１０ Ω−Ｃｒｎまで変化する。
ＣＤＡ）およびＮ１フタロシアニン（ＮＩＰＣ）の薄膜
中に形成される。抵抗率は非照射薄膜で得られるものに
比べ典型的な場合１５桁も低下する。たとえば、ＰＴＯ
ＤＡの室温抵抗率は堆積したままの状態でのρ’：２−
１０”Ω−函から、以下のように露出された薄膜の場合
、Ｄ＝ １０１？イオン／ｄの２ ＭｅＶＡｒ＋ドーズ
において、ρ＝７Ｘ１０ Ω−Ｃｒｎまで変化する。
照射前に１，０００−３，０００オングストロームの厚
さの薄膜を真空昇華によりガラス基板上に堆積した。こ
れらの薄膜はＸ線および電子線回折法により多結晶であ
ることがわかった。薄膜の別々の領域は、直径が１００
オングストロームないし５００オングストロームの間で
あった。
さの薄膜を真空昇華によりガラス基板上に堆積した。こ
れらの薄膜はＸ線および電子線回折法により多結晶であ
ることがわかった。薄膜の別々の領域は、直径が１００
オングストロームないし５００オングストロームの間で
あった。
第１例
薄膜の照射は、パン・デ・グラフ発生器からの２ＭｅＶ
Ａｒ＋イオンを用いて行った。直径約１間のビームを、
シャドーマスク中の０．１ｘ１．ｏｃ″Ｉｎスリットを
通して試料上に入射させた。マスク上でビームをラスタ
ー走査し、均一に露出することにより試料の−・様な露
出ができた。数百ｎＡの処−利な電流で高ドーズ照射を
始める前に、基板への固着性を改善するために低電流（
１０ｎＡ）において１０１５イオン／ｃＴｎ２の低ドー
ズで最初照射した。典型的な試料はｉ Ｑ１″Ｃｍ−２
ないし１０ 儂 で変化。
Ａｒ＋イオンを用いて行った。直径約１間のビームを、
シャドーマスク中の０．１ｘ１．ｏｃ″Ｉｎスリットを
通して試料上に入射させた。マスク上でビームをラスタ
ー走査し、均一に露出することにより試料の−・様な露
出ができた。数百ｎＡの処−利な電流で高ドーズ照射を
始める前に、基板への固着性を改善するために低電流（
１０ｎＡ）において１０１５イオン／ｃＴｎ２の低ドー
ズで最初照射した。典型的な試料はｉ Ｑ１″Ｃｍ−２
ないし１０ 儂 で変化。
するイオンドーズで照射した数本のストライプを有した
。 ：高照
射（Ｄ７５×１０１′１ＣＬｒＬ−２）試料の抵抗率は
、四端子測定を用いて決め、一方低ドーズ試料（従って
高抵抗）の場合抵抗は二点プローブのみで測定した。電
圧降下は０．１〜０２０の距離で測定した。１０−９お
いし１０−１ｌＡの測定電流を用いたＤ 〉１０１１１
’ＣＩｒＬ−２で照射した試料の場合オーム性を示した
。几ＴＣＤＡ 。
。 ：高照
射（Ｄ７５×１０１′１ＣＬｒＬ−２）試料の抵抗率は
、四端子測定を用いて決め、一方低ドーズ試料（従って
高抵抗）の場合抵抗は二点プローブのみで測定した。電
圧降下は０．１〜０２０の距離で測定した。１０−９お
いし１０−１ｌＡの測定電流を用いたＤ 〉１０１１１
’ＣＩｒＬ−２で照射した試料の場合オーム性を示した
。几ＴＣＤＡ 。
ＮＴＯＤＡおよびＮｉＰｃの室温での抵抗率がドーズ量
の関数として牙１図に示されている。
の関数として牙１図に示されている。
すべての薄膜の場合、Ｄ （１ｘ １ｏ１６ｃｍ−２で
はρはＤ−６にほぼ比例することがわかる。これ以上の
ドーズでは、抵抗率の依存性は平坦になり、抵抗率のＤ
依存性に゛飽和゛がみられる。典型的な場合、ρはン１
０１０Ω−αの堆積直後の値から、約５Ｘ１０ Ω−
訓のその飽和値まで変化する。ＮｉＰｃの感度は池の材
料より幾分大きく、ＰＴＣＤＡおよびＮＴＯＤＡ１５
〜２ より与えられたドーズ量（＜、５ｘ１ｏ ぼ）におい
て、ρは約１００分の１である。ρの飽和ドーズ（Ｄｓ
ａｔ ）はＮｉＰｃ （ＤＪａｔ ＝１０１６１−２）
、Ｐ Ｔ ＣＤ ＡおよびＮＴＣＤＡ （Ｄｓａｔ ＞
５ Ｘ １０” ｃｍ−２） ヨｐ小サイ。
はρはＤ−６にほぼ比例することがわかる。これ以上の
ドーズでは、抵抗率の依存性は平坦になり、抵抗率のＤ
依存性に゛飽和゛がみられる。典型的な場合、ρはン１
０１０Ω−αの堆積直後の値から、約５Ｘ１０ Ω−
訓のその飽和値まで変化する。ＮｉＰｃの感度は池の材
料より幾分大きく、ＰＴＣＤＡおよびＮＴＯＤＡ１５
〜２ より与えられたドーズ量（＜、５ｘ１ｏ ぼ）におい
て、ρは約１００分の１である。ρの飽和ドーズ（Ｄｓ
ａｔ ）はＮｉＰｃ （ＤＪａｔ ＝１０１６１−２）
、Ｐ Ｔ ＣＤ ＡおよびＮＴＣＤＡ （Ｄｓａｔ ＞
５ Ｘ １０” ｃｍ−２） ヨｐ小サイ。
以上の結果は、以下のように説明される。
堆積したままの状態では材料は粒状で、粒ｔそは１００
オングストロームないし５００オングストロームである
。粒の導電率は低い。特に粒界間の伝導は、粒対間の原
子的に大きな（多分１５〜５０オングストローム）間隙
にまたがる分子が分離していることによシ妨げられる。
オングストロームないし５００オングストロームである
。粒の導電率は低い。特に粒界間の伝導は、粒対間の原
子的に大きな（多分１５〜５０オングストローム）間隙
にまたがる分子が分離していることによシ妨げられる。
エネルギーをもつＡｒ＋イオンが粒界に衝突すると、軸
が入射イオンの経路に平行で中心が一致する円筒内の化
学結合を破壊する。入射粒子の少くとも１０オングスト
ローム内で最初の分子構造がＡｒ＋イオンと衝突でよシ
堆積するエネルギーは、薄膜の厚さ１ミクロン当シ約２
１すｅＶである。これにより１０オングストロームの直
邑内で（１，６９ｇｍ １ｃｍ５の密度の堆積したまま
の薄膜を用いた） ＰＴＯＤＡの場合、＞２０ｅＶ／原
子の堆積が生る、最初材料中に含まれていた酸素の＞７
０つた。
が入射イオンの経路に平行で中心が一致する円筒内の化
学結合を破壊する。入射粒子の少くとも１０オングスト
ローム内で最初の分子構造がＡｒ＋イオンと衝突でよシ
堆積するエネルギーは、薄膜の厚さ１ミクロン当シ約２
１すｅＶである。これにより１０オングストロームの直
邑内で（１，６９ｇｍ １ｃｍ５の密度の堆積したまま
の薄膜を用いた） ＰＴＯＤＡの場合、＞２０ｅＶ／原
子の堆積が生る、最初材料中に含まれていた酸素の＞７
０つた。
アモルファス薄膜が残る。照射されたＰＴＯＤＡの電子
回折パターンは、Ｉ）−１０確において約２２５オング
ストロームの原子間間隔に対応する広いアモルファス線
を示す。
回折パターンは、Ｉ）−１０確において約２２５オング
ストロームの原子間間隔に対応する広いアモルファス線
を示す。
以後用いられるように、°′本質的にアモルファスパと
いう用語は電子ビーム回折により測定したとき、３０オ
ンゲストロールの分解能まで構造が明らかでないことを
意味する。６０オングストロームというのは、使用しう
るほとんどの電子ビーム回折装置の典型的な分解能限界
である。加えて、改善された電子ビーム回折技術を用い
て改善された技術の１０オングストロームの限界ですら
、典型的な構造は観賂されなかった。最後に、赤外およ
び紫外分光により最初の材料の分子吸収ピークの全体は
、Ｄ〉５ｘ１ｏ ＣＴｎ のドーズにおいてほぼ構造
がなく、ＵＶから可視スペクトル領域で波昆が減少する
につれ、１ゆっくり吸収が増す。これらの観察結果はイ
オンの衝突後に残った材料は、アモルファス炭素と同様
のものであることを意味している。しかし、照射された
材料の導電率はアモルファス炭素より約１０２１音にし
うる。捷た、アモルファスっている。
いう用語は電子ビーム回折により測定したとき、３０オ
ンゲストロールの分解能まで構造が明らかでないことを
意味する。６０オングストロームというのは、使用しう
るほとんどの電子ビーム回折装置の典型的な分解能限界
である。加えて、改善された電子ビーム回折技術を用い
て改善された技術の１０オングストロームの限界ですら
、典型的な構造は観賂されなかった。最後に、赤外およ
び紫外分光により最初の材料の分子吸収ピークの全体は
、Ｄ〉５ｘ１ｏ ＣＴｎ のドーズにおいてほぼ構造
がなく、ＵＶから可視スペクトル領域で波昆が減少する
につれ、１ゆっくり吸収が増す。これらの観察結果はイ
オンの衝突後に残った材料は、アモルファス炭素と同様
のものであることを意味している。しかし、照射された
材料の導電率はアモルファス炭素より約１０２１音にし
うる。捷た、アモルファスっている。
粒子の衝突とは異り、粒界へのイオンの衝突は、これら
の領域中の破壊される結合が少いためほとんどあるいは
全く影響がない。従って、約１０１１Ｉ−ｆオン／Ｃｗ
Ｌ２ノドースニオイて、おおよそ１０オングストローム
の平均隣接照射距離でほぼ一様な照射が行われた。する
と、ｄｋ２００オングストローム７よいし５００オング
ストロームの導電性粒界が生じ、電化ホッピングにより
拐料の抵抗率はその堆積したままの値ρ〉１０１０Ω鑞
から低下し始める。
の領域中の破壊される結合が少いためほとんどあるいは
全く影響がない。従って、約１０１１Ｉ−ｆオン／Ｃｗ
Ｌ２ノドースニオイて、おおよそ１０オングストローム
の平均隣接照射距離でほぼ一様な照射が行われた。する
と、ｄｋ２００オングストローム７よいし５００オング
ストロームの導電性粒界が生じ、電化ホッピングにより
拐料の抵抗率はその堆積したままの値ρ〉１０１０Ω鑞
から低下し始める。
上の材料は照射前に多結晶であったが、典型的な、場合
照射された単結晶またはアモルファス炭素含有材料の場
合にも、本質的に同様の抵抗の減少が得られた。たとえ
ばＩ）Ｅ″ＣＩ） Ａがアモルファス薄膜が堆積される
条件（源に対する基板の間隔にも基本的に影響を受ける
）下で、カラス基板上に堆積された。照射すると、第１
図でＰＴＯＩ）Ａについて示されるように、上の多結晶
材料の場合と同様、抵抗率は本質的に減少した。従って
、粒子照射によシ薄膜はアモルファスの比較的低抵抗状
態からアモルファスの高導電性状態に変化した。
照射された単結晶またはアモルファス炭素含有材料の場
合にも、本質的に同様の抵抗の減少が得られた。たとえ
ばＩ）Ｅ″ＣＩ） Ａがアモルファス薄膜が堆積される
条件（源に対する基板の間隔にも基本的に影響を受ける
）下で、カラス基板上に堆積された。照射すると、第１
図でＰＴＯＩ）Ａについて示されるように、上の多結晶
材料の場合と同様、抵抗率は本質的に減少した。従って
、粒子照射によシ薄膜はアモルファスの比較的低抵抗状
態からアモルファスの高導電性状態に変化した。
炭素含有非重合材料の照射についての上の例に加え、他
の多くの炭素含有非重合材料で本質的に同様の結果が得
られることがわかった。以下の第１表において、抵抗率
の結果は２ ＭｅＶアルゴンイオンの照射をした材料の
３００にで測定した値である。ドーズ量は、１０１６イ
オン／ｄであった。抵抗率の各値の下にカッコでＢＨの
値を示しである。これは感度を表わす量で、１０１６イ
オン／ｄのドーズにおける抵抗率に対する１０１５イオ
ン／ｄのドーズにおける抵抗率の比と定義される。
の多くの炭素含有非重合材料で本質的に同様の結果が得
られることがわかった。以下の第１表において、抵抗率
の結果は２ ＭｅＶアルゴンイオンの照射をした材料の
３００にで測定した値である。ドーズ量は、１０１６イ
オン／ｄであった。抵抗率の各値の下にカッコでＢＨの
値を示しである。これは感度を表わす量で、１０１６イ
オン／ｄのドーズにおける抵抗率に対する１０１５イオ
ン／ｄのドーズにおける抵抗率の比と定義される。
オ １ 表
抵抗率（ρ）及び感度Ｓ“
Ｔｍ２Ｏ３に、 ２ＭｅＶ Ａｒ＋照射で測定ＰｃＨｚ
２ Ｘ １
０−’フタロシアニン （２４４０
）Ｎｉｃｅ ８Ｘ １０
’Ｎ１フタロシアニン （２５００）
ＣＩ）Ａ ２Ｘ１０−’３
．４−無水シカルボキシコロネル （８４００）Ｃ
ＯＩＬＮ ４Ｘ１０”
−’コロネン （１０００）４
．５Ｘ１０−’ ペリレン （１１００）ＮＡ
１ｉＸ１０−’１．
８−無水ナフタリン （１６０）上の非重合ｔ
４料に関する結果に７ＪＩ］ 、ｔ、炭素を含む重合刊
科についても、抵抗率を本質的に減少させることができ
だ。
２ Ｘ １
０−’フタロシアニン （２４４０
）Ｎｉｃｅ ８Ｘ １０
’Ｎ１フタロシアニン （２５００）
ＣＩ）Ａ ２Ｘ１０−’３
．４−無水シカルボキシコロネル （８４００）Ｃ
ＯＩＬＮ ４Ｘ１０”
−’コロネン （１０００）４
．５Ｘ１０−’ ペリレン （１１００）ＮＡ
１ｉＸ１０−’１．
８−無水ナフタリン （１６０）上の非重合ｔ
４料に関する結果に７ＪＩ］ 、ｔ、炭素を含む重合刊
科についても、抵抗率を本質的に減少させることができ
だ。
”ｆ’ｌ’＋’す
ｊｆ合体薄膜１） Ｖ Ｏ、ＣＯｌ） Ｊ＋−よびｌｌ
Ｉ） Ｉｔ２０４を、カラス基板上に約５０００オン
グストロームの厚さまで、目°１１をスピン；皮）ｌ−
計ることにより形成しまた。重合１トは＋ｏｏｃ’で１
時間ポストベークした。続いて、試！′−１上の０．１
＼０．５ ｃｍの領域にわたり開口を通して１朝直径の
２ Ｍｅ〜’Ａｒ＋イオンビームを高速で走査すること
により薄膜を照射し７だ、ターゲット上に集められた電
荷はドーズ量をｉｌｌ定するだめ集積させた。数５ ｎ
Ａの便利な電流で高ドーズ照射を始める前に、上と同様
低ビーム電流（１０ｎＡ）、１０１′−イオンＣｍ２と
いう低ドーズで基板への固着性を改善するために最初薄
膜を照射した。１２図にはイオンドーズの関数として、
これら薄膜の室温の抵抗率がプロットしである。ｌ−１
１１Ｉｔ、 ２０４の場合、抵抗率は照射前の値＞ １
ｏ １０Ω−（’ｍから、１０−゛ないし１０−′の値
（アモルファス金属の抵抗率の限界）まで降下する３、
すべてのｊ４ 合（＋ ｏ”−＋ ０１ Ｉ儂−２）の
範囲の２１’、、いしろ桁のドーズ量変化で抵抗率は数
ｍ減少する。
Ｉ） Ｉｔ２０４を、カラス基板上に約５０００オン
グストロームの厚さまで、目°１１をスピン；皮）ｌ−
計ることにより形成しまた。重合１トは＋ｏｏｃ’で１
時間ポストベークした。続いて、試！′−１上の０．１
＼０．５ ｃｍの領域にわたり開口を通して１朝直径の
２ Ｍｅ〜’Ａｒ＋イオンビームを高速で走査すること
により薄膜を照射し７だ、ターゲット上に集められた電
荷はドーズ量をｉｌｌ定するだめ集積させた。数５ ｎ
Ａの便利な電流で高ドーズ照射を始める前に、上と同様
低ビーム電流（１０ｎＡ）、１０１′−イオンＣｍ２と
いう低ドーズで基板への固着性を改善するために最初薄
膜を照射した。１２図にはイオンドーズの関数として、
これら薄膜の室温の抵抗率がプロットしである。ｌ−１
１１Ｉｔ、 ２０４の場合、抵抗率は照射前の値＞ １
ｏ １０Ω−（’ｍから、１０−゛ないし１０−′の値
（アモルファス金属の抵抗率の限界）まで降下する３、
すべてのｊ４ 合（＋ ｏ”−＋ ０１ Ｉ儂−２）の
範囲の２１’、、いしろ桁のドーズ量変化で抵抗率は数
ｍ減少する。
抵抗率の温度依存性が測定され、かなりの温度範囲でρ
＝ραｅ （ＴＯ／Ｔ） ／２の特性を示す。この効果
は先の有機無水物およびフタロシアニン薄膜の場合に観
測されたものと同様である。
＝ραｅ （ＴＯ／Ｔ） ／２の特性を示す。この効果
は先の有機無水物およびフタロシアニン薄膜の場合に観
測されたものと同様である。
オ ２ 表
重 合 体
抵抗率ρ 及び 感度Ｓ＊
Ｔ＝３００ Ｋ ２ ＭｅＶＡｒ＋ポリ（ビニルク
ロライド） （１，２ｘｉｏＪ電性アイランド
が生じるという上の導電率モデルは、アモルファス炭素
を含む材料の形成を通して適用される。指数関数内のパ
ラメータＩｌｌ 、はドーズ量が増すと減少する。′１
゛、ははｓ／ｄと関連する。ここで、Ｓおよびｄは絶縁
性分離領域および導電性アイランドの大きさの平均１直
である。このことはイオンど一ムの照射が増すと絶縁性
領域が減少し、導電性アイランドの接合性が増し、それ
がｓ 、／’ ｄを減少させる効果をもつことを意味す
る。
ロライド） （１，２ｘｉｏＪ電性アイランド
が生じるという上の導電率モデルは、アモルファス炭素
を含む材料の形成を通して適用される。指数関数内のパ
ラメータＩｌｌ 、はドーズ量が増すと減少する。′１
゛、ははｓ／ｄと関連する。ここで、Ｓおよびｄは絶縁
性分離領域および導電性アイランドの大きさの平均１直
である。このことはイオンど一ムの照射が増すと絶縁性
領域が減少し、導電性アイランドの接合性が増し、それ
がｓ 、／’ ｄを減少させる効果をもつことを意味す
る。
炭素含有薄膜中の導′亀率がイオンビームにより増すこ
とは明らかに一般的な現象で、上で示しだ材料のみでな
くほとんどの炭素含有薄膜に対して正しい。粒子照射に
より炭素を含む薄膜の抵抗率が著しく変化することは、
エネルギー粒子を用いるパターン形成が今後発展しうる
技術であることと組合わさり、新しい技術の可能性をも
つ。イオンビーム照射で生じた高導電性炭素は非晶質性
が高いにもかかわ１トー「導屯註が高く、物理的には非
屑に王〕らしい。
とは明らかに一般的な現象で、上で示しだ材料のみでな
くほとんどの炭素含有薄膜に対して正しい。粒子照射に
より炭素を含む薄膜の抵抗率が著しく変化することは、
エネルギー粒子を用いるパターン形成が今後発展しうる
技術であることと組合わさり、新しい技術の可能性をも
つ。イオンビーム照射で生じた高導電性炭素は非晶質性
が高いにもかかわ１トー「導屯註が高く、物理的には非
屑に王〕らしい。
上で述べた導１率増加機構で説明は可能であるが、曲の
説明も可能でちる。＄発明：・ま観察された効果全説明
する正確なモデルには（衣存し２ない。上の実験では基
板の加熱を必要とはし、ないが、実際には最も高いドー
ズ量において約２ｏａｃと見積られるかなりの加熱が起
こった。この加熱は上で述べた効果を増進さげ、外部か
らの１ｊ１１熱は多くの材料の感度を」曽す。
説明も可能でちる。＄発明：・ま観察された効果全説明
する正確なモデルには（衣存し２ない。上の実験では基
板の加熱を必要とはし、ないが、実際には最も高いドー
ズ量において約２ｏａｃと見積られるかなりの加熱が起
こった。この加熱は上で述べた効果を増進さげ、外部か
らの１ｊ１１熱は多くの材料の感度を」曽す。
同着はを改善するために、低ドーズで薄膜を照射−七る
最初０操作はすべての場合に必要とい・）訳ではない。
最初０操作はすべての場合に必要とい・）訳ではない。
しかし、上に述べた材料では望ましい。固着性の改善は
照射された材料−基板境外で（つ原千間混汗−心ら生じ
る。こ・）ことは、イオンビームがこの境界を貫くよ°
）（こ十分高いエネルギーをもつことをｇ・要とする、
υ目えて、続くドーズ高照射中に生じる気１ヒにより失
われる照射材料の量が、最初の照射操作により減・」２
するとい・）ことが４９かった。明らかにこれは照射（
゛］ト１の構造ｔ ｒヒの結果でちる。この目的０だめ
に（士、最初、）イオン（または池の粒子）ドーズは＋
（１１２：；いし１０１４イオン、（ｍ２が薦、いら
れる。
照射された材料−基板境外で（つ原千間混汗−心ら生じ
る。こ・）ことは、イオンビームがこの境界を貫くよ°
）（こ十分高いエネルギーをもつことをｇ・要とする、
υ目えて、続くドーズ高照射中に生じる気１ヒにより失
われる照射材料の量が、最初の照射操作により減・」２
するとい・）ことが４９かった。明らかにこれは照射（
゛］ト１の構造ｔ ｒヒの結果でちる。この目的０だめ
に（士、最初、）イオン（または池の粒子）ドーズは＋
（１１２：；いし１０１４イオン、（ｍ２が薦、いら
れる。
ある種７つ鳴合、特に高イオンドーズで１￥刊］な分解
能が必要なとき、電荷りつ除去を促、１８ｆることが必
要である。特に、比較的非導屯注基板が照射材料を支持
する場合にｇ・要である。
能が必要なとき、電荷りつ除去を促、１８ｆることが必
要である。特に、比較的非導屯注基板が照射材料を支持
する場合にｇ・要である。
この目的のためには、処理する炭素−き汀１゛（科（７
） Ｔ ｔたは上に導電１旧・１の薄膜を用いるとよい
。この導電性層は、次に粒゛（（にされＳｏたとえば、
米国特許第４，３２３，６３８号を参照のこと。もし、
照射に用いる材料が電気的に中性ならば電荷の除去は典
ＩＷ的プよ場舒已・按ではない。
） Ｔ ｔたは上に導電１旧・１の薄膜を用いるとよい
。この導電性層は、次に粒゛（（にされＳｏたとえば、
米国特許第４，３２３，６３８号を参照のこと。もし、
照射に用いる材料が電気的に中性ならば電荷の除去は典
ＩＷ的プよ場舒已・按ではない。
上ではアルゴンイオンＯＩ吏用について示しだが、曲の
粒子も可能である。たとえば、」二連のように作成した
ＰＴＣＤ〕〜およびＮｉＰｃ薄膜を照射するために１Ｍ
ｅＶヘリウムイオン（Ｉ−１ｅ ” ）を用いた。まフ
コ、これらの材料に対しては、２ ＭｃＶＮｅトイオン
も用いた。その結果、典型的には１０−２０−口板下の
飽和値まで、先のように抵抗率は著しく減少した。しか
し２ＭｃＶＡｒ＋イオンに比べ、幾分高いドース量が必
要である。最大の導電率増加を得るためには、重い粒子
に比べ軽い粒子（たとえば、Ｈ＋ 、 Ｈ，ｅ＋ ）は
典型的な場合Ｉ Ｑ ＋（ＶないしＩ ＩｖｉｅＶの範
囲において、最適運動エネルギーは低いと見積られる。
粒子も可能である。たとえば、」二連のように作成した
ＰＴＣＤ〕〜およびＮｉＰｃ薄膜を照射するために１Ｍ
ｅＶヘリウムイオン（Ｉ−１ｅ ” ）を用いた。まフ
コ、これらの材料に対しては、２ ＭｃＶＮｅトイオン
も用いた。その結果、典型的には１０−２０−口板下の
飽和値まで、先のように抵抗率は著しく減少した。しか
し２ＭｃＶＡｒ＋イオンに比べ、幾分高いドース量が必
要である。最大の導電率増加を得るためには、重い粒子
に比べ軽い粒子（たとえば、Ｈ＋ 、 Ｈ，ｅ＋ ）は
典型的な場合Ｉ Ｑ ＋（ＶないしＩ ＩｖｉｅＶの範
囲において、最適運動エネルギーは低いと見積られる。
アルゴンの場合、最も有用なエネルギーは１０）こｅ’
７ないし１０ ＭｅＶの範囲である。また、エネルギー
は粒子が炭素含有材料の厚さ全体を貫かないように選ぶ
ことができる。このことは、たとえば表面領域にのみ導
電体を形成したり、基板に損傷が発生するのを避けるだ
めに使用できる。各種エネルギーの各種イオンの透過距
離を示すデータは、ニュークリヤ・データ・テーブル（
Ｎｕｃｌｅａｒ Ｄａｔａ、 Ｔａｂｌｅ）、オＡ−７
巻、エル、シシー、モールスクリフエ（Ｌ、Ｃ，Ｍａｒ
ｔｈｅｌｉｆｆ＋： ）およびアーＪし、エフ、シリン
グ（几、 Ｆ、 Ｓｃｈｉｌｌｉｎｇ）、２６３頁（１
９７０）に示されている。
７ないし１０ ＭｅＶの範囲である。また、エネルギー
は粒子が炭素含有材料の厚さ全体を貫かないように選ぶ
ことができる。このことは、たとえば表面領域にのみ導
電体を形成したり、基板に損傷が発生するのを避けるだ
めに使用できる。各種エネルギーの各種イオンの透過距
離を示すデータは、ニュークリヤ・データ・テーブル（
Ｎｕｃｌｅａｒ Ｄａｔａ、 Ｔａｂｌｅ）、オＡ−７
巻、エル、シシー、モールスクリフエ（Ｌ、Ｃ，Ｍａｒ
ｔｈｅｌｉｆｆ＋： ）およびアーＪし、エフ、シリン
グ（几、 Ｆ、 Ｓｃｈｉｌｌｉｎｇ）、２６３頁（１
９７０）に示されている。
少くとも５×１０１′ｌイオン／ｃｍ２またはそれ以−
にのドーズ量で照射された材料については、四点抵抗測
定に用いたタングステンプローブと同様、上で述べたよ
うに照射した材料′のそれぞれに接触させた銀電極は、
それぞれの場合オーム性（非整流性）を示しだ。従って
、本発明の導電性材料と接触した金属導電体は、典型的
な場合オーム性接触を作ることがわかる。照射された材
料自身を、回路またはデバイス中の導電体として用いる
ことはできるが、よシ低い抵抗率を得るためにメッキさ
れた導電体を形成するために用いることもできる。たと
えば、高抵抗領域で囲まれた比較的低抵抗の照射領域を
用いると、低抵抗領域上に金属を堆積させるために無電
解または電解メッキプロセスを用いることができる。
にのドーズ量で照射された材料については、四点抵抗測
定に用いたタングステンプローブと同様、上で述べたよ
うに照射した材料′のそれぞれに接触させた銀電極は、
それぞれの場合オーム性（非整流性）を示しだ。従って
、本発明の導電性材料と接触した金属導電体は、典型的
な場合オーム性接触を作ることがわかる。照射された材
料自身を、回路またはデバイス中の導電体として用いる
ことはできるが、よシ低い抵抗率を得るためにメッキさ
れた導電体を形成するために用いることもできる。たと
えば、高抵抗領域で囲まれた比較的低抵抗の照射領域を
用いると、低抵抗領域上に金属を堆積させるために無電
解または電解メッキプロセスを用いることができる。
銅、ニッケル、金、コバルトおよびパラジウムをメッキ
するだめの無電解溶液は当業者には周知であシ、なお曲
のものも可能である。
するだめの無電解溶液は当業者には周知であシ、なお曲
のものも可能である。
電解メッキ法を用いると、より広範囲の材料を低抵抗照
射材料上に堆積させることができる。電解メッキプロセ
スにおいて、材料の照射低抵抗領域はメッキプロセスの
電極として働く。技術の組合わせも可能である。たとえ
ば、材料の照射領域上に比較的薄い層を堆積するために
最初に無電解プロセスのだめの電極として働く。
射材料上に堆積させることができる。電解メッキプロセ
スにおいて、材料の照射低抵抗領域はメッキプロセスの
電極として働く。技術の組合わせも可能である。たとえ
ば、材料の照射領域上に比較的薄い層を堆積するために
最初に無電解プロセスのだめの電極として働く。
基板上の炭素含有材料薄膜中に生じた導電性ラインは技
術の一つの応用であるが、池の多ぐの形態も可能である
。たとえば、薄膜を通してデバイスまたは薄膜下の導電
体への垂直電極が作成できる。集積回路、プリント回路
板および池の製品を封じるためにポリイミド、シリコン
捷たは曲の炭素含有（オ科を用いることは知られている
。封入層を通しての電極は、本技術を用いてこのように
形成可能である。もし必要ならば、蒸着、スパッタリン
グ、メッキまたは当業者に周知の他の技術によシ、その
上に金属導電体が形成できる。
術の一つの応用であるが、池の多ぐの形態も可能である
。たとえば、薄膜を通してデバイスまたは薄膜下の導電
体への垂直電極が作成できる。集積回路、プリント回路
板および池の製品を封じるためにポリイミド、シリコン
捷たは曲の炭素含有（オ科を用いることは知られている
。封入層を通しての電極は、本技術を用いてこのように
形成可能である。もし必要ならば、蒸着、スパッタリン
グ、メッキまたは当業者に周知の他の技術によシ、その
上に金属導電体が形成できる。
そのような応用のすべては本発明が発展させた指針に基
くものであり、本発明の精神と視野の中にある。
くものであり、本発明の精神と視野の中にある。
第１図はある種の非重合有機材料に対するイオンドーズ
対室温抵抗率の関係を示す図、牙２図はある種の重合材
料に対するイオンドーズ対室温抵抗率の関係を示す図で
ある。 出願人： ウェスターン エレクトリックカムパニ
ー、インコーポレーテツド ＦＩＧ、／ ドー又゛量 （Ａｒ”／ｃｍ２１ ＦＩＧ、 、−’ Ｖ゛−ズ量（Ａｒ”／ｃｍ２） 第１頁の続き ０発 明 者 シルマライ・ナラシ・チャクラヴアース
イ・ヴアンカテサン アメリカ合衆国０８８０７ニユージ ヤーシイ・サマーセット・ブリ ッジウォーター・ウィンドミル ・コート２５４
対室温抵抗率の関係を示す図、牙２図はある種の重合材
料に対するイオンドーズ対室温抵抗率の関係を示す図で
ある。 出願人： ウェスターン エレクトリックカムパニ
ー、インコーポレーテツド ＦＩＧ、／ ドー又゛量 （Ａｒ”／ｃｍ２１ ＦＩＧ、 、−’ Ｖ゛−ズ量（Ａｒ”／ｃｍ２） 第１頁の続き ０発 明 者 シルマライ・ナラシ・チャクラヴアース
イ・ヴアンカテサン アメリカ合衆国０８８０７ニユージ ヤーシイ・サマーセット・ブリ ッジウォーター・ウィンドミル ・コート２５４
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｊ、 材料の導電率増加法において、 照射前に１Ω−ｃｍより高い抵抗率を有する炭素含有材
料の少くとも一部を、少くとも１の原子量を有する粒子
で照射し、材料の照射部分の抵抗率を０６１Ω−ｃｍよ
り小さく減少させ、材料の該照射部分は電子伝導用に適
していることを特徴とする材料の導電率増加法。 ２、 前記第１項に記載された方法において、該材料は
有機化合物であることを特徴とする材料の導電率増加法
。 ６、 前記第１項に記載された方法において、該材料は
重合材料であることを特徴とする材料の導電率増加法。 ４、 前記第１項に記載された方法において、該材料は
非重合材料であるととを特徴とする材料の導電率増加法
。 ５、 前記第１項に記載された方法において、該材料は
基板上の薄膜であることを特徴とする材料の導電率増加
法。 ６、 前記第１項に記載された方法において、該照射に
より、材料の照射部分の抵抗率が１０−２．Ｑ −ｃｍ
より小さくなることを％歯とする材料の導電率増加法。 Ｚ 前記第１項に記載された方法において、該炭素含有
材料の該最初の抵抗率が１ｏ１０Ｑ −Ｃｍより大きい
ことを特徴とする材料の導電率増加法。 ８、 前記第１項に記載された方法において、該照射前
の該炭素含有材料は、単結晶材料、多結晶材料および重
合材料から選択された材料であり、それにょシ該照射は
材料の照射部分を、本質的にアモルファス材料に変換す
ることを特徴とする材料の導電率増加法。 ９、 前記第１項に記載された方法において、該照射は
該材料に選択的に適用され、それにより１ないし複数の
照射′唄域は、少くとも部分的に該照射に続く該材料の
非照射材料により囲まれることを特徴とする材料の導電
率増加法。 １０ 前記第１項に記載された方法において、該粒子
はアルゴンイオンであることを特徴とする材料の導電率
増加法。 １１、 前記第１０項に記載された方法において、 該アルゴンイオンは、ｉｏｏ、ｏｏｏないしｉｏ、ｏｏ
ｏ、ｏｏｏ電子ボルトの範囲のエネルギーを有すること
を特徴とする材料の導電率増ＩＪ日ンａ 。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/389,776 US4511445A (en) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | Process of enhancing conductivity of material |
| US389776 | 1982-06-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5912502A true JPS5912502A (ja) | 1984-01-23 |
| JPH0370321B2 JPH0370321B2 (ja) | 1991-11-07 |
Family
ID=23539686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58108022A Granted JPS5912502A (ja) | 1982-06-18 | 1983-06-17 | 材料の導電率増加法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4511445A (ja) |
| JP (1) | JPS5912502A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4810617A (en) * | 1985-11-25 | 1989-03-07 | General Electric Company | Treatment of planarizing layer in multilayer electron beam resist |
| US4702993A (en) * | 1985-11-25 | 1987-10-27 | Rca Corporation | Treatment of planarizing layer in multilayer electron beam resist |
| US4722913A (en) * | 1986-10-17 | 1988-02-02 | Thomson Components-Mostek Corporation | Doped semiconductor vias to contacts |
| US4929489A (en) * | 1987-07-20 | 1990-05-29 | Dreschhoff Gisela A M | Method of making and using selective conductive regions in diamond layers |
| US4880577A (en) * | 1987-07-24 | 1989-11-14 | Daito Communication Apparatus Co., Ltd. | Process for producing self-restoring over-current protective device by grafting method |
| US5171709A (en) * | 1988-07-25 | 1992-12-15 | International Business Machines Corporation | Laser methods for circuit repair on integrated circuits and substrates |
| US5182230A (en) * | 1988-07-25 | 1993-01-26 | International Business Machines Corporation | Laser methods for circuit repair on integrated circuits and substrates |
| US5753523A (en) * | 1994-11-21 | 1998-05-19 | Brewer Science, Inc. | Method for making airbridge from ion-implanted conductive polymers |
| KR20020077988A (ko) * | 2001-04-03 | 2002-10-18 | 한국지이폴리머랜드 유한회사 | 유해 전자파 차단 및 전도성 부여를 위한 이온 빔 또는 이온 플라즈마 또는 이온주입법 처리에 적합한 고분자 수지 |
| DE102004031128A1 (de) * | 2004-06-28 | 2006-01-19 | Infineon Technologies Ag | Elektrischer Schaltkreis mit einer Kohlenstoff-Leiterstruktur und Verfahren zum Herstellen einer Kohlenstoff-Leiterstruktur eines elektrischen Schaltkreises |
| US20060251971A1 (en) * | 2005-05-03 | 2006-11-09 | Richard Schenker | Photo-Mask with variable transmission by ion implantation |
| US20080083908A1 (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-10 | Jang Bor Z | Bio-responsive and electrically conductive polymer compositions for tissue engineering and methods for production |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3123511A (en) * | 1964-03-03 | Radioactive treatment of insulating materials | ||
| US4312935A (en) * | 1979-08-09 | 1982-01-26 | International Business Machines Corporation | Class of E-beam resists based on conducting organic charge transfer salts |
| US4316385A (en) * | 1980-06-18 | 1982-02-23 | General Electric Company | Fingerprinting crystals |
| US4329418A (en) * | 1980-11-14 | 1982-05-11 | Lord Corporation | Organometallic semiconductor devices |
-
1982
- 1982-06-18 US US06/389,776 patent/US4511445A/en not_active Expired - Lifetime
-
1983
- 1983-06-17 JP JP58108022A patent/JPS5912502A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4511445A (en) | 1985-04-16 |
| JPH0370321B2 (ja) | 1991-11-07 |
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