次世代多層配線プロセス新微細加工技術の研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13025212
• 研究種目: 特定領域研究(A)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 堀池 靖浩 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20209274)
• キーワード: ドライ平坦化 / 無水フッ酸 / 電気化学センサー / BUN / クレアチニン / カーボン電極 / 平坦化電極 / カーボンナノチューブ

研究概要

次の項目について研究を行った。得られた結果を列挙する。
1.無水フッ酸を用いたSiO_2のドライ平坦化
無水HFガスとSiO_2の反応SiO_2+4HF→SiF_4+2H_2Oを利用して、絶縁膜(SiO_2)のドライ平坦化を行う。真空容器中にHFガスを導入し、サンプルに平坦な板を繰り返し接触させ、板材や温度を変化させ、接触面にのみ凝縮層を形成しエッチング反応を局在化させ、平坦化を試みた。凝縮層の形成条件は、温度およびHF・H_2O各分圧、さらにはSiO_2の表面状態によって大きく異なることが判った。これを踏まえて次の平坦化実験を行った。まず、温度差を利用した平坦化では伝熱速度が非常に大きいため、接触による温度差を維持できなかった。次にOH基を多く含むTEOS膜と接触させ、凝縮層を局所的に転写させる平坦化では気相中にH_2Oが拡散し、接触面のみに留まらせることができなかった。最後にレジスト膜との接触面でのみ凝縮層が形成されることを利用した平坦化では、一分間で凹部252nmに対して凸部を359nmエッチングし、段差を減少させることができた。
2.平坦化カーボン埋め込み電極・配線の作成
昨今、DNAやカーボンナノチューブを用いたデバイスの研究が盛んであり、これらとコンタクトを図るために、基板との段差が1nm程度で、表面が化学的に安定な電極・配線が求められている。これらの需要に答えるため、Si基板上の酸化膜に溝を掘り、Crを接着層として、Ptを埋め込み、表面にCVDでカーボンをコートし、全体をCMPで平坦化した電極・配線を作成した。またこれを用いてカーボンナノチューブの電気的特性を測定した。
3.カーボン電極・配線を用いたバイオセンサーの開発
白金に代わり、より安定で安価なカーボン電極・配線を用いた、酵素固定化センサーの試作を行っている。尿素窒素(BUN)、クレアチニンセンサーの試作を行った。

研究成果

• [文献書誌] Hiroyuki Yoshiki, Akio Oki, Hiroki, Ogawa, Yasuhiro Horiike: "Generation of a capacitively coupled microplasma and its application to the inner-wall modification of a poly(ethylene terephthalate) capillary"J. Vac. Sci. Technol.. A20(1). 24-29 (2002)
• [文献書誌] Hyun-Ho Doh, Yasuhiro Horiike: "Gas Residence Time Effects on Plasma Parameters : Comparison between Ar and C_4F_8"Jpn. J. Appl. Phys.. 40・5A. 3419-3426 (2001)
• [文献書誌] Hiroyuki Yoshiki, Yasuhiro Horiike: "Capacitively Coupled Microplasma Source on a Chip at Atmospheric Pressure"Jpn. J. Appl. Phys.. 40・4A. L360-L362 (2001)
• [文献書誌] T.Kuriyagawa, Y.Tezuka, T.Fukasawa, Y.Takamura, Y.Horiike: "Effect of O_2 Plasma Cleaning and Subsequent H_2 addition to C_4F_8 in Deep Si Etching Process"Process, Proc. Plasma Sci. Symp. 2001/18th Symp. Plasma Processing, Kyoto. 663-664 (2001)
• [文献書誌] A.Oki, H.Ogawa, Y.Takamura, M.Takai, T.Fukasawa, J.Kikuchi, Y.Ito, T.Ichiki, Y.Horiike: "Biochip Checking Health Condition from Analysis of Trace Blood Collected by Painless Needle"Extracted Abstracts of the 2001 International Conference on Solid State Devices and Materials. 460-461 (2001)
• [文献書誌] A.Oki, Y.Takamura, T.Fukasawa, H.Ogawa, Y.Ito, T.Ichiki, Y.Horiike: "Study on Elemental Technologies for Creation of Healthcare Chip Fabricated on Polyethylene Terephthalate Plate"IEICE transactions. E84-C(12). 1801-1806 (2001)