JPH01100093A - ダイヤモンド薄膜の製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH01100093A JPH01100093A JP25854487A JP25854487A JPH01100093A JP H01100093 A JPH01100093 A JP H01100093A JP 25854487 A JP25854487 A JP 25854487A JP 25854487 A JP25854487 A JP 25854487A JP H01100093 A JPH01100093 A JP H01100093A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- diamond thin
- substrate
- gas
- production
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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】
〔技術分野〕
本発明は気相合成法のうち、熱フイラメントＣＶＤ法に
よりダイヤモンド薄膜を製造する方法に関する。
よりダイヤモンド薄膜を製造する方法に関する。
従来、ダイヤモンド薄膜は気相合成法により製膜され、
その気相合成法は次の３種の方法に大別されるものであ
る。すなわち、■化学的気相合成法（ＣＶＤ法）・・・
熱分解ＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ−法、■プラズ
マＣＶＤ法・・・ＲＦプラズマＣＶＤ法、マイクロ波Ｃ
ＶＤ法、■イオンビーム蒸着法等である。
その気相合成法は次の３種の方法に大別されるものであ
る。すなわち、■化学的気相合成法（ＣＶＤ法）・・・
熱分解ＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ−法、■プラズ
マＣＶＤ法・・・ＲＦプラズマＣＶＤ法、マイクロ波Ｃ
ＶＤ法、■イオンビーム蒸着法等である。
しかしながら、これら従来の気相合成法においては結晶
性のよいダイヤモンドを製膜しようとすると、基板温度
を７００℃以上の高温にする必要があり、基板温度それ
より低くすると非晶質のダイヤモンド状炭素膜となって
しまうという問題を有するとともに、ダイヤモンド薄膜
ができたとしてもその堆積速度は小さいという問題点を
有するものであった。
性のよいダイヤモンドを製膜しようとすると、基板温度
を７００℃以上の高温にする必要があり、基板温度それ
より低くすると非晶質のダイヤモンド状炭素膜となって
しまうという問題を有するとともに、ダイヤモンド薄膜
ができたとしてもその堆積速度は小さいという問題点を
有するものであった。
一方、ダイヤモンド薄膜を半導体および電子デバイス、
例えば高温動作トランジスタ、半導体レーザー、大電力
素子等に応用する場合には、少なくとも６００℃以下の
比較的低温にて製膜することが不可欠の条件となるもの
であった。
例えば高温動作トランジスタ、半導体レーザー、大電力
素子等に応用する場合には、少なくとも６００℃以下の
比較的低温にて製膜することが不可欠の条件となるもの
であった。
本発明は半導体および電子デバイス分野にも応用可能な
比較的低温で結晶性に優れたダイヤモンド薄膜を速い堆
積速度にて製造し得る方法を提供することを目的とする
ものである。
比較的低温で結晶性に優れたダイヤモンド薄膜を速い堆
積速度にて製造し得る方法を提供することを目的とする
ものである。
本発明者らは上記課題を達成するために鋭意研究を重ね
た結果、熱フイラメントＣＶＤ法において１．基板表面
に不活性の荷電エネルギー粒子を照射することにより低
温製膜が可能となり。
た結果、熱フイラメントＣＶＤ法において１．基板表面
に不活性の荷電エネルギー粒子を照射することにより低
温製膜が可能となり。
しかも堆積速度が著しく大きくなるという知見を得、本
発明を完成したものである。
発明を完成したものである。
以下に実施例により本発明をより詳しく説明する。
第１図は本発明の実施に使用する装置の一例を示すもの
である。第１図において、１はチャンバーであり、この
チャンバー１内にはサセプター２が設けられ、その上に
基板３が載置されている。基板３はサセプター２からの
熱供給によって加熱され、反応中、２５０〜８５Ｇ’Ｃ
１好ましくは３００〜７００℃に保持さ九る。従って、
基板３としてはＷ、Ｍｏ、Ｔａ等の金属板のみならずＳ
ｉウェハー、ＳｉＣ，、石英ガラス等の無機材料をも適
宜使用できる０Ｍ料ガスはチャンバー１の上方から挿入
され、基板３上方に開口するガス導入管６から供給され
、このガス導入管６の先端部と基板３との間に配置され
た加熱体４（熱フィラメント）により熱分解され、製膜
に有効な活性種が生成される。原料ガスとしては炭化水
素ガスもしくはＣＨ，基を含む有機化合物ガスの少なく
とも一種と水素ガスとの混合ガスが使用される。具体的
には炭化水素ガスとしてはメタン、エタン、プロパン、
ブタン等の飽和炭化水素、エチレン、プロピレン、アセ
チレン、ブタジェン等の不飽和炭化水素、シクロプロパ
ン、シクロヘキサジ、シクロブタジェン、ベンゼン、ト
ルエン等の芳香族炭化水素のいずれであってもよい、ま
た、有機化合物ガスとしてはメチルアルコール、エチル
アルコール、イソプロパツール等のアルコール類、アセ
トン等のケトン類、イソプロピルエーテル、ジエチルエ
ーテル等のエーテル類のいずれであってもよい、これら
炭素化合物は２種以上を併用してもよい、そして、この
よやな炭素化合物と水素ガスとの混合比は炭素化合物ガ
ス／水素ガス中炭素化合物ガスの値が０．１〜１０．好
ましくは０．５〜５の範囲とする。こりような原料ガス
中の水素ガスは熱分解によって、原子状Ｈを発生し、副
生成物であるグラフアイ、トの除去およびダイヤモンド
の製膜上こ有効な活性種、例えばＣＨ３ラジカル、ＣＨ
３イオンの基板３表面での移動を助ける働きをするもの
と思わ九る。加熱体４としてはＷ、Ｍｏ、Ｔａ、カンタ
ル等の金属発熱体のワイヤーもしくはボート、あるいは
５ｉＣ１Ｃ等の宰ラミック発熱体のロンド等が好適に使
用でき、通常は１８００〜２３００℃、好ましくは１９
００〜２１００℃程度に加熱される。また、イオン源５
からはＡｒ、Ｎ、、Ｈｅ等の不活性ガス力１らなる荷電
エネルギー粒子が基板３に向けて数十〜数千ｅＶのエネ
ルギーで数十〜数百ｍＡ／ａｊの量照射となるように照
射される。
である。第１図において、１はチャンバーであり、この
チャンバー１内にはサセプター２が設けられ、その上に
基板３が載置されている。基板３はサセプター２からの
熱供給によって加熱され、反応中、２５０〜８５Ｇ’Ｃ
１好ましくは３００〜７００℃に保持さ九る。従って、
基板３としてはＷ、Ｍｏ、Ｔａ等の金属板のみならずＳ
ｉウェハー、ＳｉＣ，、石英ガラス等の無機材料をも適
宜使用できる０Ｍ料ガスはチャンバー１の上方から挿入
され、基板３上方に開口するガス導入管６から供給され
、このガス導入管６の先端部と基板３との間に配置され
た加熱体４（熱フィラメント）により熱分解され、製膜
に有効な活性種が生成される。原料ガスとしては炭化水
素ガスもしくはＣＨ，基を含む有機化合物ガスの少なく
とも一種と水素ガスとの混合ガスが使用される。具体的
には炭化水素ガスとしてはメタン、エタン、プロパン、
ブタン等の飽和炭化水素、エチレン、プロピレン、アセ
チレン、ブタジェン等の不飽和炭化水素、シクロプロパ
ン、シクロヘキサジ、シクロブタジェン、ベンゼン、ト
ルエン等の芳香族炭化水素のいずれであってもよい、ま
た、有機化合物ガスとしてはメチルアルコール、エチル
アルコール、イソプロパツール等のアルコール類、アセ
トン等のケトン類、イソプロピルエーテル、ジエチルエ
ーテル等のエーテル類のいずれであってもよい、これら
炭素化合物は２種以上を併用してもよい、そして、この
よやな炭素化合物と水素ガスとの混合比は炭素化合物ガ
ス／水素ガス中炭素化合物ガスの値が０．１〜１０．好
ましくは０．５〜５の範囲とする。こりような原料ガス
中の水素ガスは熱分解によって、原子状Ｈを発生し、副
生成物であるグラフアイ、トの除去およびダイヤモンド
の製膜上こ有効な活性種、例えばＣＨ３ラジカル、ＣＨ
３イオンの基板３表面での移動を助ける働きをするもの
と思わ九る。加熱体４としてはＷ、Ｍｏ、Ｔａ、カンタ
ル等の金属発熱体のワイヤーもしくはボート、あるいは
５ｉＣ１Ｃ等の宰ラミック発熱体のロンド等が好適に使
用でき、通常は１８００〜２３００℃、好ましくは１９
００〜２１００℃程度に加熱される。また、イオン源５
からはＡｒ、Ｎ、、Ｈｅ等の不活性ガス力１らなる荷電
エネルギー粒子が基板３に向けて数十〜数千ｅＶのエネ
ルギーで数十〜数百ｍＡ／ａｊの量照射となるように照
射される。
このような装置において、チャンバー１内を１０−３〜
ｌＯ−”Ｔ ｏ ｒ ｒとし、原料ガスを数十〜数百８
ＣＣＭ流して製膜した場合、イオン源からの荷電エネル
ギー粒子の照射を行わないで、良質なダイヤモンド薄膜
を得るためには基板３の温度を少くとも８５０℃以上に
しなければならなかったが、荷電エネルギー粒子の照射
を行った場合には基板温度が２５０〜８５０℃、好まし
くは３００〜７００℃にても結晶性の良いダイヤモンド
薄膜が得られた。しかも、荷電エネルギー粒子の照射を
行った場合にはダイヤモンド薄膜の堆積速度が１５０〜
４００人／ｍｉｎと比較的大きい値を示した。得られた
薄膜のラマンスペクトルおよび電子線回折の結果を第２
図および第１表に示す。
ｌＯ−”Ｔ ｏ ｒ ｒとし、原料ガスを数十〜数百８
ＣＣＭ流して製膜した場合、イオン源からの荷電エネル
ギー粒子の照射を行わないで、良質なダイヤモンド薄膜
を得るためには基板３の温度を少くとも８５０℃以上に
しなければならなかったが、荷電エネルギー粒子の照射
を行った場合には基板温度が２５０〜８５０℃、好まし
くは３００〜７００℃にても結晶性の良いダイヤモンド
薄膜が得られた。しかも、荷電エネルギー粒子の照射を
行った場合にはダイヤモンド薄膜の堆積速度が１５０〜
４００人／ｍｉｎと比較的大きい値を示した。得られた
薄膜のラマンスペクトルおよび電子線回折の結果を第２
図および第１表に示す。
（以下余白）
第１表
これら第２図および第１表の結果より１本発明により得
られた薄膜は天然ダイヤモンドとほぼ同一の構成を有す
るダイヤモンド薄膜であることがわかる。
られた薄膜は天然ダイヤモンドとほぼ同一の構成を有す
るダイヤモンド薄膜であることがわかる。
本発明において、イオン源からの荷電エネルギー粒子の
照射による低温製膜および堆積速度の向上の理由は照射
された荷電エネルギー粒子が基板表面上にて活性種と衝
突し、活性種の励起状態を高め、また基板表面（反応表
面）をもエネルギー的に励起し、活性種の表面でのマイ
グレーションを促進するためと思われる。
照射による低温製膜および堆積速度の向上の理由は照射
された荷電エネルギー粒子が基板表面上にて活性種と衝
突し、活性種の励起状態を高め、また基板表面（反応表
面）をもエネルギー的に励起し、活性種の表面でのマイ
グレーションを促進するためと思われる。
以上のような本発明によれば、結晶性の良好なダイヤモ
ンド薄膜を低温製膜することができるため半導体および
電子デバイスへのダイヤモンド薄膜の応用が可能となり
、しかも高速での堆積ができ、効率のよいダイヤモンド
薄膜の製膜が可能となるという効果を有する。
ンド薄膜を低温製膜することができるため半導体および
電子デバイスへのダイヤモンド薄膜の応用が可能となり
、しかも高速での堆積ができ、効率のよいダイヤモンド
薄膜の製膜が可能となるという効果を有する。
第１図は本発明を実施するための装置の一例を示す概略
説明図である。 第２図は本発明により得られた薄膜のラマンスペクトル
図である・。
説明図である。 第２図は本発明により得られた薄膜のラマンスペクトル
図である・。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、真空容器中の基板近傍に配置された加熱体により原
料ガスを分解せしめ、前記基板上にダイヤモンド薄膜を
堆積するに際し、前記 基板表面上に荷電エネルギー粒子を照射することを特徴
とするダイヤモンド薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62258544A JP2636856B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | ダイヤモンド薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62258544A JP2636856B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | ダイヤモンド薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01100093A true JPH01100093A (ja) | 1989-04-18 |
| JP2636856B2 JP2636856B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=17321702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62258544A Expired - Fee Related JP2636856B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | ダイヤモンド薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636856B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5387310A (en) * | 1989-03-07 | 1995-02-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for producing single crystal diamond film |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5927753A (ja) * | 1982-08-05 | 1984-02-14 | Nippon Steel Metal Prod Co Ltd | 鋼の鋳造用添加剤の基材の製造方法 |
| JPS60195092A (ja) * | 1984-03-15 | 1985-10-03 | Tdk Corp | カ−ボン系薄膜の製造方法および装置 |
-
1987
- 1987-10-13 JP JP62258544A patent/JP2636856B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5927753A (ja) * | 1982-08-05 | 1984-02-14 | Nippon Steel Metal Prod Co Ltd | 鋼の鋳造用添加剤の基材の製造方法 |
| JPS60195092A (ja) * | 1984-03-15 | 1985-10-03 | Tdk Corp | カ−ボン系薄膜の製造方法および装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5387310A (en) * | 1989-03-07 | 1995-02-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for producing single crystal diamond film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2636856B2 (ja) | 1997-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Deshpandey et al. | Diamond and diamondlike films: Deposition processes and properties | |
| US5462776A (en) | Conversion of fullerenes to diamonds | |
| JPS62202897A (ja) | ダイヤモンドの製造方法 | |
| JPH0518796B2 (ja) | ||
| JPH01100093A (ja) | ダイヤモンド薄膜の製造方法 | |
| JPH0448757B2 (ja) | ||
| JPS61236691A (ja) | ダイヤモンドの気相合成法 | |
| JPS60112698A (ja) | ダイヤモンドの製造方法 | |
| JPS63265890A (ja) | ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状薄膜の製造方法 | |
| JPS63215596A (ja) | ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状薄膜の製造方法 | |
| JPS60112699A (ja) | ダイヤモンドの製造方法 | |
| JPH04173976A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPS6385092A (ja) | ダイヤモンド膜の製造方法 | |
| JPS63239194A (ja) | ダイヤモンドの製造装置 | |
| JPS6369973A (ja) | 立方晶系窒化ホウ素膜の製造方法 | |
| JPS63166798A (ja) | ダイヤモンド膜の製造方法 | |
| JPS63129099A (ja) | ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状薄膜の製造方法 | |
| JPS63206390A (ja) | ダイヤモンド薄膜の作製方法 | |
| Nayak et al. | Electron beam activated plasma chemical vapour deposition of polycrystalline diamond films | |
| JPWO1987003307A1 (ja) | ダイヤモンドの合成法 | |
| JPS63236792A (ja) | ダイヤモンド粒の製造方法 | |
| JPS63107899A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JPS63282200A (ja) | ダイヤモンドの化学気相成長方法 | |
| JPS63206387A (ja) | ダイヤモンド薄膜の作製方法 | |
| JPS63239192A (ja) | ダイアモンド膜製造装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |