JPH01164797A - ダイヤモンド膜の合成方法 - Google Patents
ダイヤモンド膜の合成方法Info
- Publication number
- JPH01164797A JPH01164797A JP32014587A JP32014587A JPH01164797A JP H01164797 A JPH01164797 A JP H01164797A JP 32014587 A JP32014587 A JP 32014587A JP 32014587 A JP32014587 A JP 32014587A JP H01164797 A JPH01164797 A JP H01164797A
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- plasma
- diamond
- diamond film
- film
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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】
〔概 要〕
ダイヤモンド膜の合成方法に関し、
ダイヤモンド膜の膜厚が大きくなると、選択的な粒成長
が起きて表面に凹凸が激しくなるのを防止する目的で、 放電によって発生するプラズマ中で炭素源を分解又は蒸
発させ、基体上にダイヤモンド膜を析出させるに当って
、放電部分、プラズマ中又は基板上に固体微粒子又は気
体金属ハロゲン化物を吹き付けることを特徴とするダイ
ヤモンド膜の合成方法として構成する。
が起きて表面に凹凸が激しくなるのを防止する目的で、 放電によって発生するプラズマ中で炭素源を分解又は蒸
発させ、基体上にダイヤモンド膜を析出させるに当って
、放電部分、プラズマ中又は基板上に固体微粒子又は気
体金属ハロゲン化物を吹き付けることを特徴とするダイ
ヤモンド膜の合成方法として構成する。
本発明はダイヤモンド膜の合成方法に係り、とりわけエ
レクトロニクス分野への応用を目的とする高速高膜厚ダ
イヤモンド膜の合成方法に関する。
レクトロニクス分野への応用を目的とする高速高膜厚ダ
イヤモンド膜の合成方法に関する。
従来、ダイヤモンド膜は炭化水素ガスを炭素源とし熱分
解により反応させるＣＶＤ法で得られる。
解により反応させるＣＶＤ法で得られる。
そのほか、マイクロ波や直流を用いたプラズマＣＶＤ法
、フィラメントを電子線の発生源とするＥＡＣＶＤ法、
マイクロ波と磁気共鳴現象を利用するＥＡＣＶＤ法など
によってもダイヤモンド膜合成される。これらによって
ダイヤモンド膜のエレクトロニクス分野への応用が注目
されている。特に、最近、プラズマ溶射の原理を利用し
て大きな製膜速度の得られるダイヤモンド膜の合成方法
が発明され、実用化に近づきつつある。
、フィラメントを電子線の発生源とするＥＡＣＶＤ法、
マイクロ波と磁気共鳴現象を利用するＥＡＣＶＤ法など
によってもダイヤモンド膜合成される。これらによって
ダイヤモンド膜のエレクトロニクス分野への応用が注目
されている。特に、最近、プラズマ溶射の原理を利用し
て大きな製膜速度の得られるダイヤモンド膜の合成方法
が発明され、実用化に近づきつつある。
大きな製膜速度のダイヤモンド膜の合成方法の登場とと
もに大きな膜厚のダイヤモンド膜の合成が可能になって
きたが、膜厚が厚くなると選択的な結晶成長がすすみ、
表面の凹凸が激しくなることが見出された。その結果、
エレクトロニクスデバイスとして使用する場合、研磨な
どの工程が必要となり、実用上、大きな問題である。
もに大きな膜厚のダイヤモンド膜の合成が可能になって
きたが、膜厚が厚くなると選択的な結晶成長がすすみ、
表面の凹凸が激しくなることが見出された。その結果、
エレクトロニクスデバイスとして使用する場合、研磨な
どの工程が必要となり、実用上、大きな問題である。
そこで、本発明は膜厚が大きくなっても選択的な結晶成
長がなく、表面が平坦なダイヤモンド膜を合成する方法
を提供することを目的とする。
長がなく、表面が平坦なダイヤモンド膜を合成する方法
を提供することを目的とする。
本発明は、ダイヤモンド結晶粒の選択的粒成長を抑える
ために、合成中の膜上に多数の結晶核を意図的に形成す
ることによって、上記目的を達成する。
ために、合成中の膜上に多数の結晶核を意図的に形成す
ることによって、上記目的を達成する。
すなわち、本発明は、放電によって発生ずるプラズマ中
で有機炭素化合物又は炭素材などの炭素源を分解又は蒸
発させ、基体上にダイヤモンド膜を析出させるに当って
、放電部内、プラズマ中又は基板上に固体微粒子又は気
体金属ハロゲン化物を吹き付けることを特徴とするダイ
ヤモンド膜の合成方法にある。
で有機炭素化合物又は炭素材などの炭素源を分解又は蒸
発させ、基体上にダイヤモンド膜を析出させるに当って
、放電部内、プラズマ中又は基板上に固体微粒子又は気
体金属ハロゲン化物を吹き付けることを特徴とするダイ
ヤモンド膜の合成方法にある。
新たな結晶核を形成するために吹付ける固体微粒子は粒
径１〜数μｍ程度のダイヤモンド、金属（例えば、白金
、パラジウム、等）を用いることができる。これらの同
体はそのまま、あるいはプラズマによって分解されて合
成中のダイヤモンド膜上に至り、結晶核を形成する原因
となる。また、気体金属ハロゲン化物は分解して金属イ
オンを生じる一方、ハロゲンは飛散することができ、そ
の金属イオンが合成中のダイヤモンド膜上に当って新た
な結晶核を作る働きがある。
径１〜数μｍ程度のダイヤモンド、金属（例えば、白金
、パラジウム、等）を用いることができる。これらの同
体はそのまま、あるいはプラズマによって分解されて合
成中のダイヤモンド膜上に至り、結晶核を形成する原因
となる。また、気体金属ハロゲン化物は分解して金属イ
オンを生じる一方、ハロゲンは飛散することができ、そ
の金属イオンが合成中のダイヤモンド膜上に当って新た
な結晶核を作る働きがある。
このような固体微粒子又は気体金属ハロゲン化物は放電
空間、プラズマ中、基板上のいずれに吹付けてもよい。
空間、プラズマ中、基板上のいずれに吹付けてもよい。
又、吹付けは連続的でもよいが、一定の時間間隔をおい
て周期的に吹付ける方が、結晶核の発生とその後の粒成
長を所望にコントロールできるので好ましい。吹付ける
量は一部では（ｌｊ） なく、所望の結晶粒径になるように実験的に決めればよ
いが、例えば１μｍ口当り１個の結晶核が形成されるよ
うな量を、適当な間隔で周期的に吹き付ける。
て周期的に吹付ける方が、結晶核の発生とその後の粒成
長を所望にコントロールできるので好ましい。吹付ける
量は一部では（ｌｊ） なく、所望の結晶粒径になるように実験的に決めればよ
いが、例えば１μｍ口当り１個の結晶核が形成されるよ
うな量を、適当な間隔で周期的に吹き付ける。
プラズマを発生させる装置、プラズマを形成するだめの
ガス、ダイヤモンドの原料となる炭素源、炭化水素（気
体、液体、固体いずれでもよい）又は炭素材、などは公
知のものでよい。又、結晶核形成物質の吹付は方法は特
に限定されず、ダイヤモンド膜上に均一に分散できるよ
うに供給されればよい。
ガス、ダイヤモンドの原料となる炭素源、炭化水素（気
体、液体、固体いずれでもよい）又は炭素材、などは公
知のものでよい。又、結晶核形成物質の吹付は方法は特
に限定されず、ダイヤモンド膜上に均一に分散できるよ
うに供給されればよい。
吹き付けられた固体微粒子又は気体金属ハロゲン化物は
プラズマ中で分解又は蒸発して、また場合によっては一
部は完全に分解又は蒸発せずに、合成中のダイヤモンド
膜上に到達して、結晶欠陥などによる結晶核を多数形成
する働きがある。これによって、選択的な結晶成長は抑
制される。
プラズマ中で分解又は蒸発して、また場合によっては一
部は完全に分解又は蒸発せずに、合成中のダイヤモンド
膜上に到達して、結晶欠陥などによる結晶核を多数形成
する働きがある。これによって、選択的な結晶成長は抑
制される。
〔実施例］
第１図に本発明を実施するためのダイヤモンド気相合成
装置を示すが、■はカソード、２はアノード、３は電流
電源、４は原料導入口、５は核形成剤導入口、６は基板
、７は基板ホルダーである。
装置を示すが、■はカソード、２はアノード、３は電流
電源、４は原料導入口、５は核形成剤導入口、６は基板
、７は基板ホルダーである。
カソード１、とアノード２との間隔（アーク長）は０．
５１、電流１０〜２ＯＡ、電圧６０〜１００Ｖの条件で
、原料導入口からメタンと水素の混合ガスを導入してプ
ラズマを発生させてダイヤモンドをシリコン基板上に析
出させた。メタンと水素の流量はそれぞれ０．２β／ｍ
ｉｎと２０７！／ｍｉｎとした。基板温度は８００〜１
２００°Ｃとした。
５１、電流１０〜２ＯＡ、電圧６０〜１００Ｖの条件で
、原料導入口からメタンと水素の混合ガスを導入してプ
ラズマを発生させてダイヤモンドをシリコン基板上に析
出させた。メタンと水素の流量はそれぞれ０．２β／ｍ
ｉｎと２０７！／ｍｉｎとした。基板温度は８００〜１
２００°Ｃとした。
こうして膜厚０．５龍のダイヤモンド膜が得られた。ダ
イヤモンドであることはＸ線回折で確認した。電子顕微
鏡で視察すると粒径４０〜５０μｍの結晶が表面に形成
していた。その結果、ダイヤモンド膜の表面は凹凸が激
しかった。
イヤモンドであることはＸ線回折で確認した。電子顕微
鏡で視察すると粒径４０〜５０μｍの結晶が表面に形成
していた。その結果、ダイヤモンド膜の表面は凹凸が激
しかった。
次に、上と同じ条件で、但し核形成剤としてダイヤ微粒
子を１００秒間隔で１０秒吹付ける態様で周期的に平均
吹付流量０，０１ （１／ｍｉｎで基板に吹付けてダイ
ヤモンド膜を合成した。
子を１００秒間隔で１０秒吹付ける態様で周期的に平均
吹付流量０，０１ （１／ｍｉｎで基板に吹付けてダイ
ヤモンド膜を合成した。
膜厚０．５ ＋ｎのダイヤモンド膜を得た。ダイヤモン
ドであることはＸ線回折で確認した。電子顕微鏡観察に
より、ダイヤモンドの結晶粒は粒径が数μｍである。ま
た、膜表面は凹凸が小さく平坦であった。
ドであることはＸ線回折で確認した。電子顕微鏡観察に
より、ダイヤモンドの結晶粒は粒径が数μｍである。ま
た、膜表面は凹凸が小さく平坦であった。
本発明によれば、ダイヤモンド膜の成長にあたり、多数
の結晶核を形成できるので選択的な結晶粒の成長が抑制
され、厚膜でも平滑な表面が得られ、実用上人きなメリ
ットになる。
の結晶核を形成できるので選択的な結晶粒の成長が抑制
され、厚膜でも平滑な表面が得られ、実用上人きなメリ
ットになる。
第１図は本発明を実施するダイヤモンド合成装置の概略
図である。 １・・・カソード、 ２・・・アノード、３・・・
電流電源、 ４・・・原料導入口、５・・・核形成剤
導入口、 ６・・・基板、 ７・・・基板ボルダ−０ダイ
ヤモンド合成装置 第１図 １− カソード ２− アノード ３− 直流電源 ４−・−原料導入口 ５− 核形成剤導入口 ６−基板 ７−°一基板ホルダー
図である。 １・・・カソード、 ２・・・アノード、３・・・
電流電源、 ４・・・原料導入口、５・・・核形成剤
導入口、 ６・・・基板、 ７・・・基板ボルダ−０ダイ
ヤモンド合成装置 第１図 １− カソード ２− アノード ３− 直流電源 ４−・−原料導入口 ５− 核形成剤導入口 ６−基板 ７−°一基板ホルダー
Claims (1)
- １、放電によって発生するプラズマ中で炭素源を分解又
は蒸発させ、基体上にダイヤモンド膜を析出させるに当
って、放電部内、プラズマ中又は基板上に固体微粒子又
は気体金属ハロゲン化物を吹き付けることを特徴とする
ダイヤモンド膜の合成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62320145A JPH0829999B2 (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | ダイヤモンド膜の合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62320145A JPH0829999B2 (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | ダイヤモンド膜の合成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01164797A true JPH01164797A (ja) | 1989-06-28 |
| JPH0829999B2 JPH0829999B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=18118212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62320145A Expired - Lifetime JPH0829999B2 (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | ダイヤモンド膜の合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0829999B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61155295A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-14 | Showa Denko Kk | Ｃｖｄ法ダイヤモンド合成に使用する基板処理方法 |
| JPS6227039A (ja) * | 1985-07-26 | 1987-02-05 | Ube Ind Ltd | 三塩化ホウ素吸着装置 |
| JPS6417870A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-20 | Semiconductor Energy Lab | Manufacture of carbon |
-
1987
- 1987-12-19 JP JP62320145A patent/JPH0829999B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61155295A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-14 | Showa Denko Kk | Ｃｖｄ法ダイヤモンド合成に使用する基板処理方法 |
| JPS6227039A (ja) * | 1985-07-26 | 1987-02-05 | Ube Ind Ltd | 三塩化ホウ素吸着装置 |
| JPS6417870A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-20 | Semiconductor Energy Lab | Manufacture of carbon |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0829999B2 (ja) | 1996-03-27 |
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