JPH04240189A - ＣＶＤ法によるＳｉ基板へのダイヤモンド膜形成方法 - Google Patents
ＣＶＤ法によるＳｉ基板へのダイヤモンド膜形成方法Info
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- JPH04240189A JPH04240189A JP530491A JP530491A JPH04240189A JP H04240189 A JPH04240189 A JP H04240189A JP 530491 A JP530491 A JP 530491A JP 530491 A JP530491 A JP 530491A JP H04240189 A JPH04240189 A JP H04240189A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＣＶＤ法によるＳｉ基板
へのダイヤモンド膜形成方法に関する。
へのダイヤモンド膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは知られている物質の中で
最も硬度が硬く、熱伝導度が最も良く、電気的な絶縁性
も高く、透明度が良く化学的にも安定な物質であるので
、切削工具、耐摩耗部品、太陽電池の保護膜、半導体装
置の放熱板等への応用が研究されている。
最も硬度が硬く、熱伝導度が最も良く、電気的な絶縁性
も高く、透明度が良く化学的にも安定な物質であるので
、切削工具、耐摩耗部品、太陽電池の保護膜、半導体装
置の放熱板等への応用が研究されている。
【０００３】従来、ダイヤモンドの低圧合成法としては
、固体または液体の原料を、蒸発、昇華等の方法で気体
にし、この気体から結晶成長させるＰＶＤ法（物理的蒸
着法）と、炭素を含む化合物気体を熱やプラズマによっ
て分解して結晶を得るＣＶＤ法（化学的蒸着法）とがあ
る。
、固体または液体の原料を、蒸発、昇華等の方法で気体
にし、この気体から結晶成長させるＰＶＤ法（物理的蒸
着法）と、炭素を含む化合物気体を熱やプラズマによっ
て分解して結晶を得るＣＶＤ法（化学的蒸着法）とがあ
る。
【０００４】すなわち、後者のＣＶＤ法では、炭化水素
と水素との混合ガスを原料とし、大気圧あるいは１Ｔｏ
ｒｒ以上の減圧下で熱、マイクロ波または高周波等を用
いて原料ガスを励起し、６００〜１０００℃に加熱され
た基板上に導いて炭化水素の熱分解と、活性化した水素
の作用により、ダイヤモンド構造の炭素を基板上に析出
させるものである。
と水素との混合ガスを原料とし、大気圧あるいは１Ｔｏ
ｒｒ以上の減圧下で熱、マイクロ波または高周波等を用
いて原料ガスを励起し、６００〜１０００℃に加熱され
た基板上に導いて炭化水素の熱分解と、活性化した水素
の作用により、ダイヤモンド構造の炭素を基板上に析出
させるものである。
【０００５】具体的には例えば、基板をフィラメントで
加熱する熱フィラメントＣＶＤ法、原料ガスと水素の分
解をプラズマを用いて行うマイクロ波プラズマＣＶＤ法
、炭化水素と水素の混合原料ガスに紫外レーザ光を照射
する光ＣＶＤ法などがある。
加熱する熱フィラメントＣＶＤ法、原料ガスと水素の分
解をプラズマを用いて行うマイクロ波プラズマＣＶＤ法
、炭化水素と水素の混合原料ガスに紫外レーザ光を照射
する光ＣＶＤ法などがある。
【０００６】一方、ＰＶＤ法では、炭化水素ガス中での
グロー放電、イオンビームを用いたものが代表的なもの
であって、例えば電子ビーム等で炭素を蒸発させ基板に
イオンビームを照射するイオンビームスパッタ法、原料
ガスや原料の原子をイオン化し、電界により引き出して
基板上に膜を形成するイオンビーム蒸着法等がある。
グロー放電、イオンビームを用いたものが代表的なもの
であって、例えば電子ビーム等で炭素を蒸発させ基板に
イオンビームを照射するイオンビームスパッタ法、原料
ガスや原料の原子をイオン化し、電界により引き出して
基板上に膜を形成するイオンビーム蒸着法等がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記低圧気相合成法に
よるダイヤモンド膜は、ダイヤモンド基板上には、エピ
タキシャル成長可能であるほか、ダイヤモンドの生成が
確認されている基板は、モリブデン、タングステン、金
、銅、ジルコニウム、シリコンなどの単体、超硬合金、
シリカガラス、サファイヤなどの化合物のほか、炭化珪
素、炭化チタン、窒化ホウ素、窒化珪素などのセラミッ
クスがある。
よるダイヤモンド膜は、ダイヤモンド基板上には、エピ
タキシャル成長可能であるほか、ダイヤモンドの生成が
確認されている基板は、モリブデン、タングステン、金
、銅、ジルコニウム、シリコンなどの単体、超硬合金、
シリカガラス、サファイヤなどの化合物のほか、炭化珪
素、炭化チタン、窒化ホウ素、窒化珪素などのセラミッ
クスがある。
【０００８】しかしながら、ダイヤモンド構造の結晶構
造を持つシリコン基板の上でも、現在のところエピタキ
シャル成長を起こす技術は確立されていない。その上、
前記の熱フィラメントＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣ
ＶＤ法または光ＣＶＤ法等のＣＶＤ法で得られるダイヤ
モンド膜中には、粒径が約１〜１０μｍ前後のダイヤモ
ンド結晶の集合体が形成されるので、表面の凹凸の激し
い膜しか得られない。
造を持つシリコン基板の上でも、現在のところエピタキ
シャル成長を起こす技術は確立されていない。その上、
前記の熱フィラメントＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣ
ＶＤ法または光ＣＶＤ法等のＣＶＤ法で得られるダイヤ
モンド膜中には、粒径が約１〜１０μｍ前後のダイヤモ
ンド結晶の集合体が形成されるので、表面の凹凸の激し
い膜しか得られない。
【０００９】すなわち、ダイヤモンド膜は、その形成過
程において、先ず第１段階でＳｉ基板上に多数のダイヤ
モンド核が発生し、その後その核が粒成長して大きな結
晶粒となり、やがて結晶粒と結晶粒とがくっつき、膜を
形成しはじめる。その後はＳｉ基板に対して垂直方向に
成長し、膜は次第に厚くなる。このような成長過程を経
ているために、ダイヤモンド膜は多結晶の集まった、表
面凹凸の激しい膜となるのである。
程において、先ず第１段階でＳｉ基板上に多数のダイヤ
モンド核が発生し、その後その核が粒成長して大きな結
晶粒となり、やがて結晶粒と結晶粒とがくっつき、膜を
形成しはじめる。その後はＳｉ基板に対して垂直方向に
成長し、膜は次第に厚くなる。このような成長過程を経
ているために、ダイヤモンド膜は多結晶の集まった、表
面凹凸の激しい膜となるのである。
【００１０】ところで、ダイヤモンドの核生成は基板の
表面の影響を受け、基板表面をダイヤモンドの粉末剤で
傷つけ処理を行うことによって、Ｓｉ基板では１０４個
／ｃｍ２から１０８〜１０９個／ｃｍ２程度まで核発生
数が増加することが知られている。
表面の影響を受け、基板表面をダイヤモンドの粉末剤で
傷つけ処理を行うことによって、Ｓｉ基板では１０４個
／ｃｍ２から１０８〜１０９個／ｃｍ２程度まで核発生
数が増加することが知られている。
【００１１】すなわち、２〜１０μｍのダイヤモンド粉
末で摩擦することによって、核発生密度は最大１０９個
／ｃｍ２程度に高まり、粒子の成長が進行すると互いに
接触、凝集して膜状のダイヤモンドが形成されることが
報告されている（エレクトロニクス、昭和６２年１１月
号、６８頁）。
末で摩擦することによって、核発生密度は最大１０９個
／ｃｍ２程度に高まり、粒子の成長が進行すると互いに
接触、凝集して膜状のダイヤモンドが形成されることが
報告されている（エレクトロニクス、昭和６２年１１月
号、６８頁）。
【００１２】また、特開昭６１−２０１６９８号公報で
は、基板表面を１０μｍ以下のダイヤモンド、窒化物、
炭化物等の無機パウダーで擦り、１μｍ以下の大きさの
傷を付けておくことにより、表面粗さ０．４μ以下の平
滑なダイヤモンド膜を得ている。
は、基板表面を１０μｍ以下のダイヤモンド、窒化物、
炭化物等の無機パウダーで擦り、１μｍ以下の大きさの
傷を付けておくことにより、表面粗さ０．４μ以下の平
滑なダイヤモンド膜を得ている。
【００１３】さらに、特開昭６０−８６０９６号公報で
は、Ｓｉ基板を２μｍ以下のダイヤモンド粉末で摩擦し
て鋭利な傷を発生させ、マイクロ波ＣＶＤ法により、３
μｍ／ｈｒの成長速度で微細な結晶粒子よりなるダイヤ
モンド膜を得ている。
は、Ｓｉ基板を２μｍ以下のダイヤモンド粉末で摩擦し
て鋭利な傷を発生させ、マイクロ波ＣＶＤ法により、３
μｍ／ｈｒの成長速度で微細な結晶粒子よりなるダイヤ
モンド膜を得ている。
【００１４】しかしながら、前記のごとくダイヤモンド
膜の気相合成に先立って、Ｓｉ基板の表面に傷付け処理
を施す従来方法では、ダイヤモンドの核発生密度はせい
ぜい１０００Å平方当たり１個程度（１０１０個／ｃｍ
２に当たる）であって、得られたダイヤモンド膜を半導
体膜あるいは摩耗膜として使用するには、核発生密度を
向上させて、さらに表面の凹凸を平滑にする必要がある
。
膜の気相合成に先立って、Ｓｉ基板の表面に傷付け処理
を施す従来方法では、ダイヤモンドの核発生密度はせい
ぜい１０００Å平方当たり１個程度（１０１０個／ｃｍ
２に当たる）であって、得られたダイヤモンド膜を半導
体膜あるいは摩耗膜として使用するには、核発生密度を
向上させて、さらに表面の凹凸を平滑にする必要がある
。
【００１５】本発明はＳｉ基板上にＣＶＤ法によりダイ
ヤモンド膜を形成する場合の前記のごとき問題点を解決
すべくなされたものであって、Ｓｉ基板上にダイヤモン
ドの核発生密度を増やし、表面の凹凸を減らして平滑な
ダイヤモンド皮膜の得られるＣＶＤ法によるＳｉ基板へ
のダイヤモンド膜形成方法を提供することを目的とする
。
ヤモンド膜を形成する場合の前記のごとき問題点を解決
すべくなされたものであって、Ｓｉ基板上にダイヤモン
ドの核発生密度を増やし、表面の凹凸を減らして平滑な
ダイヤモンド皮膜の得られるＣＶＤ法によるＳｉ基板へ
のダイヤモンド膜形成方法を提供することを目的とする
。
【００１６】
【課題を解決するための手段】発明者は、基板表面に傷
を付けることがダイヤモンドの核発生密度の増加に有効
であることから、基板表面に段差を設けてやれば、この
段差部でダイヤモンド核発生のエネルギーが低下して、
ダイヤモンドの核が生成し易いことに着目した。そこで
、ダイヤモンドの核発生の起点となる基板表面の段差の
密度と深さについて鋭意研究を重ねた。その結果、基板
表面の段差部の密度を所望の数にする手法を見出すと共
に、段差部の深さについても最適範囲を見出すことによ
り、本発明を完成するに到ったものである。
を付けることがダイヤモンドの核発生密度の増加に有効
であることから、基板表面に段差を設けてやれば、この
段差部でダイヤモンド核発生のエネルギーが低下して、
ダイヤモンドの核が生成し易いことに着目した。そこで
、ダイヤモンドの核発生の起点となる基板表面の段差の
密度と深さについて鋭意研究を重ねた。その結果、基板
表面の段差部の密度を所望の数にする手法を見出すと共
に、段差部の深さについても最適範囲を見出すことによ
り、本発明を完成するに到ったものである。
【００１７】本発明のＣＶＤ法によるＳｉ基板へのダイ
ヤモンド膜形成方法は、Ｓｉ基板上に５０〜２００Åの
結晶粒度の多結晶Ｓｉ層を形成させた後、Ｓｉの結晶面
異方性エッチング液を用いて、前記多結晶Ｓｉ層の特定
面をエッチングし、１０〜５０Åの深さのエッチピット
を形成させ、隣会うエッチピット間の距離を５０〜２０
０Åとした後、前記多結晶Ｓｉ層上にダイヤモンド核を
形成させることを要旨とする。
ヤモンド膜形成方法は、Ｓｉ基板上に５０〜２００Åの
結晶粒度の多結晶Ｓｉ層を形成させた後、Ｓｉの結晶面
異方性エッチング液を用いて、前記多結晶Ｓｉ層の特定
面をエッチングし、１０〜５０Åの深さのエッチピット
を形成させ、隣会うエッチピット間の距離を５０〜２０
０Åとした後、前記多結晶Ｓｉ層上にダイヤモンド核を
形成させることを要旨とする。
【００１８】本発明において、Ｓｉ基板上に多結晶Ｓｉ
層を形成させるには、真空蒸着法、スパッタリング法、
プラズマＣＶＤ法等を用いることができる。Ｓｉ基板上
に多結晶Ｓｉ層を形成する際に、真空蒸着法であれば基
板温度、スパッタリング法であればアルゴン圧および基
板温度、プラズマＣＶＤ法の場合はグロー放電条件およ
びシランガス濃度を適宜選択することにより、多結晶Ｓ
ｉ層の結晶粒度を調整することができる。
層を形成させるには、真空蒸着法、スパッタリング法、
プラズマＣＶＤ法等を用いることができる。Ｓｉ基板上
に多結晶Ｓｉ層を形成する際に、真空蒸着法であれば基
板温度、スパッタリング法であればアルゴン圧および基
板温度、プラズマＣＶＤ法の場合はグロー放電条件およ
びシランガス濃度を適宜選択することにより、多結晶Ｓ
ｉ層の結晶粒度を調整することができる。
【００１９】多結晶Ｓｉ層の結晶粒度を５０〜２００Å
としたのは、結晶粒度が５０Å未満であると、エッチン
グにより所望の深さのエッチピットを形成することがで
きないからであり、２００Åを越えると所望の密度のエ
ッチピットを形成することができないからである。また
、多結晶Ｓｉ層の厚さは１０００〜２０００Åとするこ
とが好ましい。１０００Å未満では結晶粒が充分に成長
しないからであり、２０００Åを越えるとＳｉ層に歪み
が発生し基板から剥離するおそれがあるからである。
としたのは、結晶粒度が５０Å未満であると、エッチン
グにより所望の深さのエッチピットを形成することがで
きないからであり、２００Åを越えると所望の密度のエ
ッチピットを形成することができないからである。また
、多結晶Ｓｉ層の厚さは１０００〜２０００Åとするこ
とが好ましい。１０００Å未満では結晶粒が充分に成長
しないからであり、２０００Åを越えるとＳｉ層に歪み
が発生し基板から剥離するおそれがあるからである。
【００２０】Ｓｉの異方性エッチング液としては、例え
ばエチレンジアミン（ＮＨ２（ＣＨ２）２ＮＨ２）とピ
ロカテコール（Ｃ６Ｈ４（ＯＨ）２）の水溶液を用いる
ことができる。この水溶液は多結晶Ｓｉ層の内（１００
）面のみを１０〜５０μｍの深さまでＶ型にエッチング
することができる。なお、このエッチング液によるＳｉ
の各面方位でのエッチング速度は、（１００）面で５０
μｍ／ｈであるのに対し、（１１０）面で３０μｍ／ｈ
、（１１１）面で３μｍ／ｈであって、多結晶Ｓｉ層の
（１１０）面および（１１１）面は殆どエッチングされ
ない。
ばエチレンジアミン（ＮＨ２（ＣＨ２）２ＮＨ２）とピ
ロカテコール（Ｃ６Ｈ４（ＯＨ）２）の水溶液を用いる
ことができる。この水溶液は多結晶Ｓｉ層の内（１００
）面のみを１０〜５０μｍの深さまでＶ型にエッチング
することができる。なお、このエッチング液によるＳｉ
の各面方位でのエッチング速度は、（１００）面で５０
μｍ／ｈであるのに対し、（１１０）面で３０μｍ／ｈ
、（１１１）面で３μｍ／ｈであって、多結晶Ｓｉ層の
（１１０）面および（１１１）面は殆どエッチングされ
ない。
【００２１】異法性エッチング液としては、その他に水
酸化カリウム（ＫＯＨ）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、ア
ンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）などのアルカリ水溶液を用い
、緩衝剤にはイソプロパノール（ＣＨ３ＣＯＯＨＣＨ３
）などのアルコールを用いることもできる。
酸化カリウム（ＫＯＨ）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、ア
ンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）などのアルカリ水溶液を用い
、緩衝剤にはイソプロパノール（ＣＨ３ＣＯＯＨＣＨ３
）などのアルコールを用いることもできる。
【００２２】多結晶Ｓｉ層に形成されるエッチピットの
深さを１０〜５０Åとしたのは、深さが１０Å未満であ
るとダイヤモンド核が発生しなくなるからであり、深さ
が５０Åを越えると生成するダイヤモンド膜のＳｉ基板
への密着性が悪くなるからである。
深さを１０〜５０Åとしたのは、深さが１０Å未満であ
るとダイヤモンド核が発生しなくなるからであり、深さ
が５０Åを越えると生成するダイヤモンド膜のＳｉ基板
への密着性が悪くなるからである。
【００２３】基板処理後のダイヤモンド膜の形成方法に
ついては、熱ＣＶＤ法のほか、マイクロ波ＣＶＤ法、レ
ーザＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法、高周波アーク
プラズマＣＶＤ法、ＥＡＣＶＤ法等種々の方法のいずれ
でも同様の効果を引き出すことができる。
ついては、熱ＣＶＤ法のほか、マイクロ波ＣＶＤ法、レ
ーザＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法、高周波アーク
プラズマＣＶＤ法、ＥＡＣＶＤ法等種々の方法のいずれ
でも同様の効果を引き出すことができる。
【００２４】
【作用】本発明の作用を図３の本発明の工程図に従って
説明する。先ず、工程Ａにおいてダイヤモンド膜を形成
する基板にはＳｉ基板１を用い、表面をＲＣＡ洗浄（重
金属、油脂、無機を除去する洗浄方法）する。次に、工
程Ｂにおいて熱ＣＶＤ法によりＳｉ基板１の表面に結晶
粒度が５０〜２００Åの多結晶Ｓｉ層２を形成する。次
に、工程Ｃにおいて多結晶Ｓｉ層２の特定結晶面をエッ
チングする異方性エッチング液を用いエッチング深さ１
０〜５０Åのエッチピット３を形成する。
説明する。先ず、工程Ａにおいてダイヤモンド膜を形成
する基板にはＳｉ基板１を用い、表面をＲＣＡ洗浄（重
金属、油脂、無機を除去する洗浄方法）する。次に、工
程Ｂにおいて熱ＣＶＤ法によりＳｉ基板１の表面に結晶
粒度が５０〜２００Åの多結晶Ｓｉ層２を形成する。次
に、工程Ｃにおいて多結晶Ｓｉ層２の特定結晶面をエッ
チングする異方性エッチング液を用いエッチング深さ１
０〜５０Åのエッチピット３を形成する。
【００２５】続いて、工程ＤにおいてＣＶＤ法によりダ
イヤモンド膜を形成すると、Ｓｉ基板１に形成された多
結晶Ｓｉ層２の表面にはエッチピット３との間に段差部
が多数形成されているので、この段差部がダイヤモンド
核発生の起点となり、３．３×１０１２個／ｃｍ２程度
の核発生密度で、ダイヤモンド核４が発生し、工程Ｆに
おいてＳｉ基板１の表面に平滑なダイヤモンド膜５が形
成される。
イヤモンド膜を形成すると、Ｓｉ基板１に形成された多
結晶Ｓｉ層２の表面にはエッチピット３との間に段差部
が多数形成されているので、この段差部がダイヤモンド
核発生の起点となり、３．３×１０１２個／ｃｍ２程度
の核発生密度で、ダイヤモンド核４が発生し、工程Ｆに
おいてＳｉ基板１の表面に平滑なダイヤモンド膜５が形
成される。
【００２６】
【実施例】本発明の実施例を従来例と比較して説明し、
本発明の効果を明らかにする。Ｓｉ基板をＲＣＡ洗浄し
た後、熱ＣＶＤ法によりＳｉ基板表面上に結晶粒度５０
〜２００Åの多結晶Ｓｉ層を２０００Åの厚さで堆積さ
せた。次いで、Ｓｉの異方性エッチング液として、エチ
レンジアミン（ＮＨ２（ＣＨ２）２ＮＨ２）とピロカテ
コール（Ｃ６Ｈ４（ＯＨ）２）の水溶液を用い、エッチ
ング温度１０℃でエッチング時間２秒間で、この多結晶
Ｓｉ層をエッチングしたところ、（１００）面の選択的
エッチングにより、２５Åの深さで微細なＶ型のエッチ
ピットが５０〜２００Åの幅で形成された。
本発明の効果を明らかにする。Ｓｉ基板をＲＣＡ洗浄し
た後、熱ＣＶＤ法によりＳｉ基板表面上に結晶粒度５０
〜２００Åの多結晶Ｓｉ層を２０００Åの厚さで堆積さ
せた。次いで、Ｓｉの異方性エッチング液として、エチ
レンジアミン（ＮＨ２（ＣＨ２）２ＮＨ２）とピロカテ
コール（Ｃ６Ｈ４（ＯＨ）２）の水溶液を用い、エッチ
ング温度１０℃でエッチング時間２秒間で、この多結晶
Ｓｉ層をエッチングしたところ、（１００）面の選択的
エッチングにより、２５Åの深さで微細なＶ型のエッチ
ピットが５０〜２００Åの幅で形成された。
【００２７】図４は本実施例に用いた熱フィラメントＣ
ＶＤ装置の概略図である。真空反応室１０は排気ポンプ
１６により真空排気されており、真空反応室１６の中央
には埋め込みヒータ１４と熱電対１５を内蔵した基板ホ
ルダ１３が設置され、基板１が固定される。基板ホルダ
１３に固定された基板１に対向してＴａフィラメント１
１が設けられ、さらに、基板１に向けてマスフローコン
トローラ６およびバルブ７を取り付けた原料ガス供給管
からＣＨ４ガス８およびＨ２ガス９が供給される。
ＶＤ装置の概略図である。真空反応室１０は排気ポンプ
１６により真空排気されており、真空反応室１６の中央
には埋め込みヒータ１４と熱電対１５を内蔵した基板ホ
ルダ１３が設置され、基板１が固定される。基板ホルダ
１３に固定された基板１に対向してＴａフィラメント１
１が設けられ、さらに、基板１に向けてマスフローコン
トローラ６およびバルブ７を取り付けた原料ガス供給管
からＣＨ４ガス８およびＨ２ガス９が供給される。
【００２８】表面に形成した多結晶Ｓｉ膜に２５Åの深
さで微細なＶ型のエッチピットを５０〜２００Åの幅で
形成したＳｉ基板１を基板ホルダ１３にセットした後、
埋め込みヒータ１４とＴａフィラメント１１とに通電し
、Ｔａフィラメント１１は１８００℃以上、基板１は熱
電対１５によって９００℃に保持した。その後原料ガス
であるＣＨ４ガス５ｃｃ／ｍｉｎと、Ｈ２ガス５００ｃ
ｃ／ｍｉｎを、マスフローコントローラ６で所定の流量
に調整し、バルブ７を通して真空反応室１０に供給し、
Ｔａフィラメント１１でガスを活性化し、分解して基板
１の上にダイヤモンド核の形成およびダイヤモンド膜の
形成を行った。
さで微細なＶ型のエッチピットを５０〜２００Åの幅で
形成したＳｉ基板１を基板ホルダ１３にセットした後、
埋め込みヒータ１４とＴａフィラメント１１とに通電し
、Ｔａフィラメント１１は１８００℃以上、基板１は熱
電対１５によって９００℃に保持した。その後原料ガス
であるＣＨ４ガス５ｃｃ／ｍｉｎと、Ｈ２ガス５００ｃ
ｃ／ｍｉｎを、マスフローコントローラ６で所定の流量
に調整し、バルブ７を通して真空反応室１０に供給し、
Ｔａフィラメント１１でガスを活性化し、分解して基板
１の上にダイヤモンド核の形成およびダイヤモンド膜の
形成を行った。
【００２９】また、比較のために従来例として表面を２
５μｍの粉末ダイヤモンドで傷付け処理を行ったＳｉ基
板についても、図４に示すと同じ熱フィラメントＣＶＤ
装置を用いて、ダイヤモンド膜の形成を行った。得られ
た本発明例と従来例のダイヤモンド膜について、核発生
密度および表面粗さのついて測定したところ、図１およ
び図２に示すような結果を得た。
５μｍの粉末ダイヤモンドで傷付け処理を行ったＳｉ基
板についても、図４に示すと同じ熱フィラメントＣＶＤ
装置を用いて、ダイヤモンド膜の形成を行った。得られ
た本発明例と従来例のダイヤモンド膜について、核発生
密度および表面粗さのついて測定したところ、図１およ
び図２に示すような結果を得た。
【００３０】核発生密度については、図１から明らかな
ように、２５μｍの粉末ダイヤモンドで傷付け処理を行
った従来例が１０１０個／ｃｍ２であったのに対し、本
発明例は本発明方法による基板処理により多数の段差部
が形成されたので、核発生密度は３．３×１０１２個／
ｃｍ２であって、本発明の効果が確認された。また、表
面粗さについては、従来例が１５００〜３５００Åであ
ったのに対し、本発明例は６００〜１２００Åであって
、核発生密度が高いことに関連して、本発明方法によれ
ば平滑なダイヤモンド膜の得られることが明らかとなっ
た。
ように、２５μｍの粉末ダイヤモンドで傷付け処理を行
った従来例が１０１０個／ｃｍ２であったのに対し、本
発明例は本発明方法による基板処理により多数の段差部
が形成されたので、核発生密度は３．３×１０１２個／
ｃｍ２であって、本発明の効果が確認された。また、表
面粗さについては、従来例が１５００〜３５００Åであ
ったのに対し、本発明例は６００〜１２００Åであって
、核発生密度が高いことに関連して、本発明方法によれ
ば平滑なダイヤモンド膜の得られることが明らかとなっ
た。
【００３１】
【発明の効果】本発明のＣＶＤ法によるＳｉ基板へのダ
イヤモンド膜形成方法は、以上説明したように、Ｓｉ基
板上に５０〜２００Åの結晶粒度の多結晶Ｓｉ層を形成
させた後、Ｓｉの結晶面異方性エッチング液を用いて、
前記多結晶Ｓｉ層の特定面をエッチングし、１０〜５０
Åの深さのエッチピットを形成させることにより、Ｓｉ
基板の表面にダイヤモンド核の発生の起点となる段差部
を多数形成するものであって、この表面処理したＳｉ基
板上にＣＶＤ法によりダイヤモンド皮膜を形成する工程
により、ダイヤモンドの核発生密度が著しく増加すると
ともに表面の平滑なダイヤモンド膜が得られる。
イヤモンド膜形成方法は、以上説明したように、Ｓｉ基
板上に５０〜２００Åの結晶粒度の多結晶Ｓｉ層を形成
させた後、Ｓｉの結晶面異方性エッチング液を用いて、
前記多結晶Ｓｉ層の特定面をエッチングし、１０〜５０
Åの深さのエッチピットを形成させることにより、Ｓｉ
基板の表面にダイヤモンド核の発生の起点となる段差部
を多数形成するものであって、この表面処理したＳｉ基
板上にＣＶＤ法によりダイヤモンド皮膜を形成する工程
により、ダイヤモンドの核発生密度が著しく増加すると
ともに表面の平滑なダイヤモンド膜が得られる。
【図１】従来例と本発明例のダイヤモンド核発生密度を
示す図である。
示す図である。
【図２】従来例と本発明例のダイヤモンド膜の表面粗さ
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本発明方法を説明する工程図である。
【図４】実施例に用いた熱フィラメントＣＶＤ装置の概
略図である。
略図である。
１ Ｓｉ基板
２ 多結晶Ｓｉ層３ Ｓｉ基板のエッチピ
ット ４ ダイヤモンド核
２ 多結晶Ｓｉ層３ Ｓｉ基板のエッチピ
ット ４ ダイヤモンド核
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｓｉ基板上に５０〜２００Åの結晶粒
度の多結晶Ｓｉ層を形成させた後、Ｓｉの結晶面異方性
エッチング液を用いて、前記多結晶Ｓｉ層の特定面をエ
ッチングし、１０〜５０Åの深さのエッチピットを形成
させ、隣会うエッチピット間の距離を５０〜２００Åと
した後、前記多結晶Ｓｉ層上にダイヤモンド核を形成さ
せることを特徴とするＣＶＤ法によるＳｉ基板上へのダ
イヤモンド膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP530491A JP2780495B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | ＣＶＤ法によるＳｉ基板へのダイヤモンド膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP530491A JP2780495B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | ＣＶＤ法によるＳｉ基板へのダイヤモンド膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04240189A true JPH04240189A (ja) | 1992-08-27 |
| JP2780495B2 JP2780495B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=11607529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP530491A Expired - Fee Related JP2780495B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | ＣＶＤ法によるＳｉ基板へのダイヤモンド膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2780495B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997047789A1 (en) * | 1996-06-12 | 1997-12-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Diamond film and process for preparing the same |
| US5851658A (en) * | 1995-07-05 | 1998-12-22 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Diamond coated article and process for producing thereof |
| JP2016050139A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 国立大学法人電気通信大学 | 単結晶ダイヤモンドの製造方法、単結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンド基板の製造方法、単結晶ダイヤモンド基板及び半導体デバイス |
-
1991
- 1991-01-21 JP JP530491A patent/JP2780495B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5851658A (en) * | 1995-07-05 | 1998-12-22 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Diamond coated article and process for producing thereof |
| US5955155A (en) * | 1995-07-05 | 1999-09-21 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | CVD method of depositing a plurality of polycrystalline diamond film layers |
| WO1997047789A1 (en) * | 1996-06-12 | 1997-12-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Diamond film and process for preparing the same |
| US6068883A (en) * | 1996-06-12 | 2000-05-30 | Matushita Electric Industrial Co., Ltd. | Process for forming diamond films by nucleation |
| KR100262259B1 (ko) * | 1996-06-12 | 2000-07-15 | 모리시타 요이찌 | 다이아몬드막 및 그 제조방법 |
| JP2016050139A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 国立大学法人電気通信大学 | 単結晶ダイヤモンドの製造方法、単結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンド基板の製造方法、単結晶ダイヤモンド基板及び半導体デバイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2780495B2 (ja) | 1998-07-30 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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