JPH0222538B2 - - Google Patents
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- JPH0222538B2 JPH0222538B2 JP56009936A JP993681A JPH0222538B2 JP H0222538 B2 JPH0222538 B2 JP H0222538B2 JP 56009936 A JP56009936 A JP 56009936A JP 993681 A JP993681 A JP 993681A JP H0222538 B2 JPH0222538 B2 JP H0222538B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
本発明はシリコンカーバイド（以下、「SiC」
という）を反応性ガスを用いたイオンビームによ
りエツチングする方法に関する。
SiCは、耐熱性が高く、機械的に強く、非常に
滑らかな表面が得られるなど優れた性質を備えた
材料であるため、微細加工を必要とする種々のデ
イバイスに使用されている。例えば、青色エミツ
タ−ダイオード、バイポーラトランジスタ、ある
いはシンクロトロン放射線を用いる分光用のミラ
ーや回折格子などにも用いられている。
これらのSiCを用いるデイバイスの微細加工に
は、ドライエツチング技術が有効であり、特に反
応性ガスを用いたイオンビームによるエツチング
技術が重要視されている。従来、SiCがイオン又
は電子の衝撃によるXeF2からのフツ素原子によ
つてエツチされるということが報告されている。
本発明者等は、SiCのイオンビームエツチング
について種々開発研究を試みた結果、フレオンガ
スを用いた反応性イオンビームによるエツチング
がSiCに対して非常に優れたエツチング特性を示
すことを見出した。
本発明は上記知見に基づくものであつて、CF4
とO2の混合ガスを用いた反応性イオンビームに
より、マスクを施したSiCをエツチングすること
を特徴とする。こゝで用いるO2ガスの混合比は
40％が最適であり、マスクには所望パターンに形
成されたCrの薄膜が有効である。
以下、試験例を参照して本発明を説明する。第
１表は、カウフマン型銃（Kaufman−type gun）
を備えたイオンビームエツチング装置を用いて、
Ar、CF4、CF4＋O2（40％）の各ガスのイオンビ
ームについて、SiC、Cr、Ti、フオトレジスト
AZ1350の各試料に対するエツチングレートを測
定した結果を示す。エツチングレートは、圧力８
×10-5Torr、加速電圧・電流密度500V、0.4ｍ
Ａ／cm2の条件下でイオンビームを試料面に垂直入
射させて測定したものである。こゝで使用した
SiC試料は化学蒸着法によつてグラフアイト基板
に蒸着・形成したものである。
The present invention uses silicon carbide (hereinafter referred to as "SiC")
This method relates to a method for etching a material (referred to as "reactive gas") using an ion beam using a reactive gas. SiC is a material with excellent properties such as high heat resistance, mechanical strength, and an extremely smooth surface, so it is used in a variety of devices that require microfabrication. For example, they are used in blue emitter diodes, bipolar transistors, and mirrors and diffraction gratings for spectroscopy using synchrotron radiation. Dry etching technology is effective for microfabrication of devices using these SiCs, and etching technology using ion beams using reactive gases is particularly important. Previously, it has been reported that SiC is etched by fluorine atoms from XeF 2 by ion or electron bombardment. The inventors of the present invention have attempted various development studies on ion beam etching of SiC, and have found that etching with a reactive ion beam using Freon gas exhibits extremely excellent etching characteristics for SiC. The present invention is based on the above knowledge, and is based on the above findings.
It is characterized by etching masked SiC using a reactive ion beam using a mixed gas of O 2 and O 2 . The mixing ratio of O 2 gas used here is
40% is optimal, and a thin Cr film formed in a desired pattern is effective as a mask. The present invention will be explained below with reference to test examples. Table 1 shows Kaufman-type guns.
Using an ion beam etching device equipped with
For ion beams of Ar, CF 4 , CF 4 + O 2 (40%) gases, SiC, Cr, Ti, and photoresist
The results of measuring the etching rate for each sample of AZ1350 are shown. Etching rate is pressure 8
×10 -5 Torr, acceleration voltage/current density 500V, 0.4m
Measurements were taken with the ion beam incident perpendicularly on the sample surface under conditions of A/cm 2 . used here
The SiC sample was deposited and formed on a graphite substrate by chemical vapor deposition.
【表】
又、第１図はCF4ガス中に混合するO2ガスの混
合比（％）とSiCのエツチングレート（Å／min）
との関係を示す。
第１表から明らかなように、反応性ガスのCF4
のみの場合は不活性ガスのArの場合と大差なく、
SiCに対するエツチングレートは増大しない。し
かし、第１図に示すように、CF4ガスにO2ガスを
混合するとSiCに対するエツチングレートは増大
し、混合比が40％で最大のエツチングレートが得
られる。
これらの測定結果を考察するに、CF4ガスのみ
を使用する場合には、フルオロカーボンのイオン
ビームは電子によつて中和されてから試料面を衝
撃する。このフルオロカーボンのイオンをもつ
SiCのエツチング反応は次式で与えられる。
SiC＋CFo（イオン）→SiF4＋Ｃ
そのため、SiC試料面にカーボンを堆積し、こ
のカーボン層によつてSiCのエツチングが妨げら
れ、エツチングレートが増大しない。
一方、CF4ガスにO2ガスを混合して使用する場
合には、SiC試料面に形成されるカーボン層はO2
と反応し、揮発性のCO又はCO2に変換される。
そのため、SiC試料面はカーボンが堆積されず常
に清浄となり、エツチングレートが増大すること
になる。
又、第１表から明らかなように、CF4＋O2（40
％）の混合ガスを使用する場合には、SiCのエツ
チングレートが一番大きく、Crのエツチングレ
ートが一番小さく、その比は約4.3倍である。し
たがつて、SiC試料面に所望のパターンから成る
Cr薄膜のマスクを施し、このマスクを介してCF4
＋O2の混合ガスによる反応性イオンビームによ
りSiCをエツチングすることが極めて有効であ
り、SiCの微細加工に最適である。
第２図はCF4ガスとCF4＋O2（25％）の混合ガ
スの場合のSiCのエツチング深さと時間の関係を
示す。CF4＋O2の混合ガスを用いる場合には、エ
ツチング深さはエツチング時間に比例して増大
し、CF4ガスの場合よりも大きい。
実施例
第３図の製造工程(1)〜(4)に示すように、電子ビ
ームリングラフイ技術により、グラフアイト基板
１上のSiC層（厚さ500μｍ）２の表面に、Crの薄
膜から成るマスク（厚さ0.1μｍ）３を形成し〔工
程(1)〜(3)〕、次いでこのマスクを介してCF4＋O2
（40％）の混合ガスの反応性イオンビームにより
エツチングを行い、SiC層に回折格子をつくつた
〔工程(4)〕。イオンビームの加速電圧、電流密度は
500V、0.4ｍＡ／cm2、ガス圧は８×10-5Torrであ
る。第４図に得られたSiCの回折格子の走査型電
子顕微鏡写真を示す。回折格子の溝の周期は1μ
ｍ、溝の深さは0.13μｍである。
以上説明したように、本発明はCF4とO2の混合
ガスを用いた反応性イオンビームにより、マスク
を施したSiCをエツチングする方法であり、SiC
を材料とする各種デイバイスの微細加工に極めて
有効である。[Table] Figure 1 also shows the mixing ratio (%) of O 2 gas mixed in CF 4 gas and the etching rate of SiC (Å/min).
Indicates the relationship between As is clear from Table 1, the reactive gas CF4
There is no big difference in the case of Ar gas and the case of Ar gas, which is an inert gas.
Etching rate for SiC does not increase. However, as shown in FIG. 1, when O 2 gas is mixed with CF 4 gas, the etching rate for SiC increases, and the maximum etching rate is obtained when the mixing ratio is 40%. Considering these measurement results, when only CF 4 gas is used, the fluorocarbon ion beam is neutralized by electrons before impacting the sample surface. With this fluorocarbon ion
The etching reaction of SiC is given by the following equation. SiC + CF o (ion) → SiF 4 +C Therefore, carbon is deposited on the SiC sample surface, and this carbon layer prevents etching of SiC, so that the etching rate does not increase. On the other hand, when using a mixture of CF4 gas and O2 gas, the carbon layer formed on the SiC sample surface is O2 gas .
It reacts with CO and is converted to volatile CO or CO 2 .
Therefore, the SiC sample surface is always clean without carbon deposits, and the etching rate increases. Also, as is clear from Table 1, CF 4 +O 2 (40
%), the etching rate of SiC is the largest and the etching rate of Cr is the smallest, with a ratio of about 4.3 times. Therefore, the SiC sample surface consists of the desired pattern.
A thin Cr film mask is applied, and CF 4 is applied through this mask.
Etching SiC with a reactive ion beam using a mixed gas of +O 2 is extremely effective and ideal for microfabrication of SiC. Figure 2 shows the relationship between the etching depth of SiC and time in the case of a mixed gas of CF 4 gas and CF 4 +O 2 (25%). When using a gas mixture of CF 4 +O 2 , the etching depth increases in proportion to the etching time and is greater than in the case of CF 4 gas. Example As shown in manufacturing steps (1) to (4) in Figure 3, a thin film of Cr is coated on the surface of a SiC layer (thickness: 500 μm) 2 on a graphite substrate 1 using electron beam phosphorography technology. A mask (thickness: 0.1 μm) 3 is formed [steps (1) to (3)], and then CF 4 +O 2 is passed through this mask.
Etching was performed using a reactive ion beam of a mixed gas (40%) to create a diffraction grating in the SiC layer [Step (4)]. The acceleration voltage and current density of the ion beam are
500V, 0.4 mA/cm 2 , and gas pressure was 8×10 −5 Torr. FIG. 4 shows a scanning electron micrograph of the SiC diffraction grating obtained. The period of the grooves of the diffraction grating is 1μ
m, the depth of the groove is 0.13 μm. As explained above, the present invention is a method of etching masked SiC with a reactive ion beam using a mixed gas of CF 4 and O 2 .
It is extremely effective for microfabrication of various devices made of materials.
第１図はO2ガスの混合比とSiCのエツチングレ
ートとの関係の一例を示すグラフである。第２図
はCF4ガスとCF4＋O2の混合ガスについてのSiC
のエツチング深さと時間の関係の一例を示すグラ
フである。第３図は本発明の実施例に用いたSiC
の回折格子の製造工程を示す。第４図は本発明の
実施例で得られたSiCの回折格子の走査型電子顕
微鏡写真である。
図中の符号：１……グラフアイト基板、２……
SiC層、３……マスク。
FIG. 1 is a graph showing an example of the relationship between the mixing ratio of O 2 gas and the etching rate of SiC. Figure 2 shows SiC for a mixed gas of CF 4 gas and CF 4 +O 2
3 is a graph showing an example of the relationship between etching depth and time. Figure 3 shows the SiC used in the example of the present invention.
The manufacturing process of the diffraction grating is shown below. FIG. 4 is a scanning electron micrograph of a SiC diffraction grating obtained in an example of the present invention. Codes in the diagram: 1...graphite substrate, 2...
SiC layer, 3...mask.
Claims (1)
ら50％）を用いた反応性イオンビームにより、マ
スクを施したシリコンカーバイドをエツチングす
ることを特徴とするシリコンカーバイドのイオン
ビームエツチング法。 ２ シリコンカーバイドにCrの薄膜のマスクを
施した特許請求の範囲第１項に記載のシリコンカ
ーバイドのイオンビームエツチング法。[Claims] 1. A method characterized by etching masked silicon carbide with a reactive ion beam using a mixed gas of CF 4 and O 2 (mixing ratio of O 2 is 20% to 50%). Ion beam etching method for silicon carbide. 2. The ion beam etching method for silicon carbide according to claim 1, wherein silicon carbide is masked with a thin Cr film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56009936A JPS57124438A (en) | 1981-01-26 | 1981-01-26 | Ion beam etching for silicon carbide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56009936A JPS57124438A (en) | 1981-01-26 | 1981-01-26 | Ion beam etching for silicon carbide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57124438A JPS57124438A (en) | 1982-08-03 |
| JPH0222538B2 true JPH0222538B2 (en) | 1990-05-18 |
Family
ID=11733905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56009936A Granted JPS57124438A (en) | 1981-01-26 | 1981-01-26 | Ion beam etching for silicon carbide |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5353263A (en) * | 1976-10-26 | 1978-05-15 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor element |
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-
1981
- 1981-01-26 JP JP56009936A patent/JPS57124438A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57124438A (en) | 1982-08-03 |
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