JPH0154429B2 - - Google Patents
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- JPH0154429B2 JPH0154429B2 JP61198052A JP19805286A JPH0154429B2 JP H0154429 B2 JPH0154429 B2 JP H0154429B2 JP 61198052 A JP61198052 A JP 61198052A JP 19805286 A JP19805286 A JP 19805286A JP H0154429 B2 JPH0154429 B2 JP H0154429B2
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、優れた導電性を有する易黒鉛化性
炭素膜の形成方法に関する。
炭素膜の形成方法に関する。
従来、易黒鉛化炭素膜を得る方法は、いわゆる
熱分解法が一般的である（例えば、大谷ら“炭素
化工学の基礎”1980年、オーム社発行） この方法は、原料であるメタン、エタン、プロ
パン、ベンゼン等の脂肪族または芳香族炭化水素
の雰囲気中で反応系を高温（1200〜2200℃）に加
熱することにより炭化水素を熱分解し、基材上に
炭素膜を生成させるものである。
熱分解法が一般的である（例えば、大谷ら“炭素
化工学の基礎”1980年、オーム社発行） この方法は、原料であるメタン、エタン、プロ
パン、ベンゼン等の脂肪族または芳香族炭化水素
の雰囲気中で反応系を高温（1200〜2200℃）に加
熱することにより炭化水素を熱分解し、基材上に
炭素膜を生成させるものである。
この方法で得られた炭素膜は、常温における電
導度が1200℃熱処理の場合２×102S／cm程度で、
2200℃熱処理では５×102S／cm程度である。
導度が1200℃熱処理の場合２×102S／cm程度で、
2200℃熱処理では５×102S／cm程度である。
上記従来の方法は、炭素膜の合成温度が1200〜
2200℃と高温であるため、基材として使用できる
材料の種類が限定されるという問題があつた。
2200℃と高温であるため、基材として使用できる
材料の種類が限定されるという問題があつた。
すなわち、高温では、低融点物質を基板として
用いることができないが、合成温度が1200℃未満
では、得られた炭素膜は高電導度を得る構造にな
らなかつた。
用いることができないが、合成温度が1200℃未満
では、得られた炭素膜は高電導度を得る構造にな
らなかつた。
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、合
成温度が1200℃未満であつても、優れた導電性を
有する炭素膜を得る方法を提供するものである。
成温度が1200℃未満であつても、優れた導電性を
有する炭素膜を得る方法を提供するものである。
この発明は、炭素膜の形成にイオンビーム法を
採用することによつて、従来技術における問題点
を解決したもので、その要旨とするところは、炭
化水素を原料として、900〜1200℃の温度に加熱
された基材上に、クラスターイオンビーム法によ
り導電性炭素膜を形成することを特徴とする導電
性炭素膜の形成方法にある。
採用することによつて、従来技術における問題点
を解決したもので、その要旨とするところは、炭
化水素を原料として、900〜1200℃の温度に加熱
された基材上に、クラスターイオンビーム法によ
り導電性炭素膜を形成することを特徴とする導電
性炭素膜の形成方法にある。
この発明において原料となる炭化水素として、
例えば、メタン、エタン、プロパン等の飽和脂肪
族化合物、アルケン、アルキン等の不飽和脂肪族
化合物、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、
ピレン等の芳香族化合物が用いられる。
例えば、メタン、エタン、プロパン等の飽和脂肪
族化合物、アルケン、アルキン等の不飽和脂肪族
化合物、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、
ピレン等の芳香族化合物が用いられる。
この発明において使用される基材として、Fe、
Ni、Al等の金属材料、GaAs、InP等の金属間化
合物材料、SiO2、Al2O3、TiO2等の金属酸化物
材料、グラフアイト、ダイヤモンド薄膜、炭素繊
維等の炭素系材料、NaCl、KBr等のアルカリハ
ライド結晶性材料が挙げられる。
Ni、Al等の金属材料、GaAs、InP等の金属間化
合物材料、SiO2、Al2O3、TiO2等の金属酸化物
材料、グラフアイト、ダイヤモンド薄膜、炭素繊
維等の炭素系材料、NaCl、KBr等のアルカリハ
ライド結晶性材料が挙げられる。
特にシリコンウエハーは平滑な表面が得やす
く、良好な炭素膜を形成することができる。
く、良好な炭素膜を形成することができる。
この発明において採用するイオンビーム法とし
ては、例えば、第１図に示すような装置が用いら
れる（エツチ・ウスイ、アイ・ヤマダ、テー・タ
カギ；ジヤーナル オブ ヴアキユーム・サイエ
ンス・テクノロジー、A4(1)、52（1986）（Ｈ・
Usui、I.Yamada、Ｔ・Takagi；Ｊ・Vac・
Technol・））。
ては、例えば、第１図に示すような装置が用いら
れる（エツチ・ウスイ、アイ・ヤマダ、テー・タ
カギ；ジヤーナル オブ ヴアキユーム・サイエ
ンス・テクノロジー、A4(1)、52（1986）（Ｈ・
Usui、I.Yamada、Ｔ・Takagi；Ｊ・Vac・
Technol・））。
第１図において、１はチヤンバーで、該チヤン
バー１内には原料２が導入される坩堝３がもうけ
られている。原料である炭化水素は、チヤンバー
１の外部に設けた原料導入系４からチヤンバー１
内の原料導入管５を通つて坩堝３へ導入される。
バー１内には原料２が導入される坩堝３がもうけ
られている。原料である炭化水素は、チヤンバー
１の外部に設けた原料導入系４からチヤンバー１
内の原料導入管５を通つて坩堝３へ導入される。
原料導入管５の反対側の坩堝３壁には原料を噴
射するノズル６が設けられており、該ノズル６の
対面方向には基材７がセツトされる基材設置台８
が設けられている。
射するノズル６が設けられており、該ノズル６の
対面方向には基材７がセツトされる基材設置台８
が設けられている。
この装置において坩堝３のまわりには坩堝加熱
用グラフアイトヒーター９を有し、その外周には
遮熱板１０と冷却ジヤケツト１１が設けられてい
る。ノズル６から基材７へ到る間には噴射された
原料をイオン化する電子放出フイラメント１２、
生じたイオンを基材方向へ加速するイオン加速電
極１３、さらにシヤツター１４が順次設けられて
いる。電子放出フイラメント１２は噴出された原
料ビーム１５に対し、三方から電子を放出するよ
うな配置をとり、該電子放出フイラメント１２と
原料ビーム１５との間には電子加速電極（グリツ
ド）１６がもうけられている。
用グラフアイトヒーター９を有し、その外周には
遮熱板１０と冷却ジヤケツト１１が設けられてい
る。ノズル６から基材７へ到る間には噴射された
原料をイオン化する電子放出フイラメント１２、
生じたイオンを基材方向へ加速するイオン加速電
極１３、さらにシヤツター１４が順次設けられて
いる。電子放出フイラメント１２は噴出された原
料ビーム１５に対し、三方から電子を放出するよ
うな配置をとり、該電子放出フイラメント１２と
原料ビーム１５との間には電子加速電極（グリツ
ド）１６がもうけられている。
基材７の周囲には基材７を加熱するヒーター１
７と該ヒーター１７外方に設けられ該ヒーター１
７からの熱の放散を防ぐための遮熱板１８が設け
られている。
７と該ヒーター１７外方に設けられ該ヒーター１
７からの熱の放散を防ぐための遮熱板１８が設け
られている。
なお、この装置において１９は冷却水導入口で
あり、２０は油回転ポンプ、２１は油拡散ポンプ
である。
あり、２０は油回転ポンプ、２１は油拡散ポンプ
である。
この装置を用いた場合のこの発明における導電
性炭素膜の形成は以下のように行われる。
性炭素膜の形成は以下のように行われる。
基材である例えばシリコンウエハーをチヤンバ
ー１内の基材設置台にセツトし、チヤンバー１内
を油回転ポンプ２０と油拡散ポンプ２１から構成
されている減圧装置によつて、例えば、１〜２×
10-6mmHgに減圧する。次いで、原料が導入され
た坩堝３のノズル６から原料が噴出される。この
とき原料がベンゼンの様に揮発しやすいものであ
る場合は坩堝３を特に加熱する必要はないが、例
えば、常温で固体であるピレンの場合は100〜200
℃に加熱される。また、原料蒸気をクラスターす
なわち凝集体にすると特に良好な炭素膜がえられ
る。そのためには、チヤンバー１内の圧力が坩堝
３内の圧力102分の１とするとよい。
ー１内の基材設置台にセツトし、チヤンバー１内
を油回転ポンプ２０と油拡散ポンプ２１から構成
されている減圧装置によつて、例えば、１〜２×
10-6mmHgに減圧する。次いで、原料が導入され
た坩堝３のノズル６から原料が噴出される。この
とき原料がベンゼンの様に揮発しやすいものであ
る場合は坩堝３を特に加熱する必要はないが、例
えば、常温で固体であるピレンの場合は100〜200
℃に加熱される。また、原料蒸気をクラスターす
なわち凝集体にすると特に良好な炭素膜がえられ
る。そのためには、チヤンバー１内の圧力が坩堝
３内の圧力102分の１とするとよい。
電子放出フイラメント１２と電子加速電極１６
間を例えば数十〜数百Ｖに印加すると、原料ビー
ム１５に向かつて電子が放出され、原料はイオン
化される。
間を例えば数十〜数百Ｖに印加すると、原料ビー
ム１５に向かつて電子が放出され、原料はイオン
化される。
イオン化された原料はイオン加速電極１３によ
り基材に向かつて加速される。
り基材に向かつて加速される。
基材７は予め900〜1200℃に加熱されている。
以上の方法法によつて、基材表面に比較的低温
で導電性に優れた炭素膜が形成される。
で導電性に優れた炭素膜が形成される。
実施例 １
基材としてシリコンウエハー基板（厚み約
400μm未ドープ）を使用し、チヤンバー内の基材
設置台にセツトし、該基板を回転しながら1000℃
に加熱した。
400μm未ドープ）を使用し、チヤンバー内の基材
設置台にセツトし、該基板を回転しながら1000℃
に加熱した。
次いで、ベンゼンを原料に用い、イオンビーム
法として第１図の装置を以下の条件で用い、基板
上に灰白色の炭素膜を得た。
法として第１図の装置を以下の条件で用い、基板
上に灰白色の炭素膜を得た。
原料ベンゼンのチヤンバー内での圧力
（ベース圧 ２×10-6mmHg） 5.0×10-5mmHg
電子放出フイラメント電流 30A
電子加速電圧 500V
イオン加速電圧 3KV
ノズルー基板間距離 56cm
得られた炭素膜は、膜厚が0.16μm程度、室温
における電導度が約1000S／cmであつた。この炭
素膜の黒鉛化度は、ラマンスペクトル測定の結果
から、ベンゼンを1500〜1600℃で熱分解して得ら
れる炭素と同程度であつた。
における電導度が約1000S／cmであつた。この炭
素膜の黒鉛化度は、ラマンスペクトル測定の結果
から、ベンゼンを1500〜1600℃で熱分解して得ら
れる炭素と同程度であつた。
実施例 ２
ベンゼンを原料として、1000℃に加熱されたシ
リコンウエハー基板上に以下の条件で合成を行
い、基板上に黒茶色の炭素膜を得た。
リコンウエハー基板上に以下の条件で合成を行
い、基板上に黒茶色の炭素膜を得た。
原料ベンゼンのチヤンバー内での圧力
（ベース圧、２×10-6mmHg） 5.0×10-5mmHg
電子放出フイラメント電流 30A
電子加速電圧 500V
イオン加速電圧 3KV
ノズルー基板間距離 15cm
得られた炭素膜は、膜厚が1.2μm程度、室温に
おける電導度が110S／cmであつた。
おける電導度が110S／cmであつた。
実施例 ３
ベンゼンを原料として、1000℃に加熱した石英
ガラス基板上に、実施例２と同様のイオンビーム
蒸着の条件合成を行い、黒茶色の炭素膜を得た。
ガラス基板上に、実施例２と同様のイオンビーム
蒸着の条件合成を行い、黒茶色の炭素膜を得た。
この炭素膜は、膜厚が2μm程度で、室温におけ
る導電度が20S／cmであつた。
る導電度が20S／cmであつた。
比較例 １
ベンゼンを原料として、特に加熱を行つていな
いシリコンウエハー基板上に、実施例１と同様の
イオンビーム蒸着の条件で合成を行つたが、炭素
膜は得られなかつた。
いシリコンウエハー基板上に、実施例１と同様の
イオンビーム蒸着の条件で合成を行つたが、炭素
膜は得られなかつた。
比較例 ２
ベンゼンを原料として、特に加熱を行つていな
いシリコンウエハー基板上に実施例２と同様のイ
オンビーム蒸着の条件で合成を行い、基板上に茶
色の炭素膜を得た。
いシリコンウエハー基板上に実施例２と同様のイ
オンビーム蒸着の条件で合成を行い、基板上に茶
色の炭素膜を得た。
この炭素膜は、膜厚が1.5μm程度で、室温にお
ける電導度が7.7×10-3S／cmであつた。
ける電導度が7.7×10-3S／cmであつた。
この発明によれば、基材の温度が900〜1200℃
と従来の熱分解法に比べて低温であつても高電導
性の炭素膜を得ることが出来る。
と従来の熱分解法に比べて低温であつても高電導
性の炭素膜を得ることが出来る。
第１図は、この発明において採用されるイオン
ビーム法の装置の概略を示す断面図である。 １……チヤンバー、２……原料、３……坩堝、
６……ノズル、７……基材、１２……電子放出フ
イラメント、１３……イオン加速電極、１５……
原料ビーム、１６……電子加速電極、１７……ヒ
ータ。
ビーム法の装置の概略を示す断面図である。 １……チヤンバー、２……原料、３……坩堝、
６……ノズル、７……基材、１２……電子放出フ
イラメント、１３……イオン加速電極、１５……
原料ビーム、１６……電子加速電極、１７……ヒ
ータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭化水素を原料として、900〜1200℃の温度
に加熱された基材上にクラスターイオンビーム法
により導電性炭素膜を形成することを特徴とする
導電性炭素膜の形成方法。 ２ 炭化水素が、芳香族炭化水素である特許請求
の範囲第１項記載の導電性炭素膜の形成方法。 ３ 芳香族炭化水素が、ベンゼンである特許請求
の範囲第２項記載の導電性炭素膜の形成方法。 ４ 基材が、シリコンウエハーである特許請求の
範囲第１項記載の導電性炭素膜の形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19805286A JPS6357769A (ja) | 1986-08-26 | 1986-08-26 | 導電性炭素膜の形成方法 |
| US07/183,526 US4795656A (en) | 1986-08-26 | 1988-04-14 | Cluster ion plating method for producing electrically conductive carbon film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19805286A JPS6357769A (ja) | 1986-08-26 | 1986-08-26 | 導電性炭素膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6357769A JPS6357769A (ja) | 1988-03-12 |
| JPH0154429B2 true JPH0154429B2 (ja) | 1989-11-17 |
Family
ID=16384731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19805286A Granted JPS6357769A (ja) | 1986-08-26 | 1986-08-26 | 導電性炭素膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6357769A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002223056A (ja) * | 2001-01-26 | 2002-08-09 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 回路パターン形成方法 |
| JP7613728B2 (ja) * | 2021-03-11 | 2025-01-15 | 学校法人東北工業大学 | 炭素化合物及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-08-26 JP JP19805286A patent/JPS6357769A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PCT IDENTIFICATION=1986 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6357769A (ja) | 1988-03-12 |
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