JPH05339730A

JPH05339730A - ダイヤモンド被膜の形成方法

Info

Publication number: JPH05339730A
Application number: JP16825692A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Goto; 康之後藤; Kazuaki Kurihara; 和明栗原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1992-06-04
Publication date: 1993-12-21

Abstract

(57)【要約】【目的】ダイヤモンド被膜の形成方法に関し、基板上
にダイヤモンドの成長核を意図的に形成してダイヤモン
ド被膜を制御性よく形成する方法を提供する。【構成】ダイヤモンドの成長核となる微粒子１２を分
散配置した基板１１上にダイヤモンド１３をＣＤプラズ
マジェットＣＶＤ法等によって気相合成する。この基板
は単結晶Ｓｉ、セラミック、金属等であり、ダイヤモン
ドの成長核となる微粒子は、粒径が１０μｍ以下、好ま
しくは０．１μｍ以下であり、基板を構成する元素の炭
化物、例えば、基板がＳｉである場合はＳｉＣ、特にβ
−ＳｉＣ結晶であり、基板がＭｏである場合はＭｏ₂Ｃ
の微粒子であることが望ましい。また、基板にはダイヤ
モンドの成長核となる微粒子の粒径以上の凹部を有する
ことが望ましい。また、ＳｉＣ微粒子は、気相合成法、
単結晶キュービックＳｉＣのバルク材料の粉砕によって
形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品等の熱伝導性
材料や半導体材料として用いられるダイヤモンド被膜の
形成方法に関し、特に、高品質単結晶であるＳｉ基板上
にダイヤモンドの成長核密度を高めてダイヤモンド被膜
を形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、傷付け処理を施したＳｉ基板上に
ダイヤモンドの被膜を気相合成法によって形成すること
は知られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のダイヤ
モンド被膜の形成方法においては、Ｓｉ等の基板上に意
図的にダイヤモンドの成長核を形成してダイヤモンド被
膜を形成することは試みられていなかった。したがっ
て、これらの基板上に成長パターンを制御してダイヤモ
ンド被膜を形成することはできなかった。

【０００４】本発明は、基板上にダイヤモンドの成長核
を意図的に形成して、ダイヤモンド被膜を制御性よく形
成することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるダイヤモ
ンド被膜の形成方法においては、ダイヤモンドの成長核
となる微粒子を分散配置した基板上にダイヤモンドを気
相合成する工程を採用した。

【０００６】この場合、基板をセラミック等の絶縁体、
Ｓｉ等の半導体、Ｍｏ等の金属にすることができる。

【０００７】また、この場合、ダイヤモンドの成長核と
なる微粒子として基板を構成する元素の炭化物の粒子、
例えば、基板がＳｉであるときは微粒子をＳｉＣ、特
に、立方晶のβ−ＳｉＣ結晶とすることができ、微粒子
の粒径を１０μｍ以下、特に、０．１μｍ以下にするこ
とができる。

【０００８】そして、このＳｉＣ微粒子を、気相合成法
により、単結晶キュービックＳｉＣのバルク材料の粉砕
し分級することにより、ＳｉＯ₂のＣによる還元反応に
より、炭化珪素高分子の熱処理により、あるいは、気相
合成法とレーザ照射によって形成することができる。

【０００９】また、基板として、Ｓｉ単結晶基板上にＳ
ｉＣ微粒子の粒径以上の凹部を形成したものを用いるこ
とができ、この凹部をダイヤモンド粉末による研磨工程
によって形成することができる。

【００１０】また、炭化珪素高分子をＳｉ基板上に選択
的に配置して熱処理する等の方法によってＳｉＣ微粒子
をＳｉ基板上に選択的に配置し、所望のパターンのダイ
ヤモンド被膜を形成することができる。

【００１１】

【作用】本発明者らは、ダイヤモンドの成長過程をＴＥ
Ｍ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉ
ｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって連続的に観察した結果、ダ
イヤモンドの形成初期段階において、基板上に微粒子か
らなるダイヤモンドの成長核が形成され、このような基
板上の複数のダイヤモンドの成長核に支えられてダイヤ
モンドの形成が始まり、成長していく過程を観察し、こ
の知見に基づいて、実験を重ねたところ、意図的に微粒
子からなるダイヤモンドの成長核を形成した基板を用い
てダイヤモンドを気相合成すると、ダイヤモンド被膜を
制御性よく形成できることを見出した。

【００１２】そして、この微粒子としては、基板を構成
する材料とダイヤモンドの中間の格子定数をもち、基板
を構成する材料とダイヤモンドを構成する元素である炭
素を含んでいる場合、例えば、Ｓｉ基板に対してはＳｉ
Ｃ微粒子、Ｍｏ基板に対してはＭｏ₂Ｃ微粒子を用いた
とき良好な結果が得られることがわかった。

【００１３】このように、微粒子が目的生成物であるダ
イヤモンド被膜の形成初期においてダイヤモンドの成長
核密度を向上させる効果を発揮する。この効果を発見し
た経緯は以下の通りである。

【００１４】本発明者らはＤＣプラズマジェットＣＶＤ
法によって種々の条件でダイヤモンド被膜を形成する多
くの実験を行った。

【００１５】図１は、ダイヤモンド被膜の形成および観
察方法の説明図である。この図において、１はＤＣプラ
ズマジェットＣＶＤ装置、２はプラズマトーチ、３はプ
ラズマジェット、４はサセプタ、５はＳｉ基板、６はダ
イヤモンド微粒子、７はＴＥＭ、８は電子銃、９は電磁
レンズ、１０はスクリーンである。

【００１６】この図は、本発明者らが行ったダイヤモン
ド被膜の形成方法と、その形成過程におけるダイヤモン
ド被膜の観察方法を示している。まず、ＤＣプラズマジ
ェットＣＶＤ装置１の、円筒状アノードとロッド状カソ
ードからなるプラズマトーチ２のガス供給間隙を通して
メタン（ＣＨ₄）とキャリアガスとしての水素（Ｈ₂）
（メタン濃度１．５％）を流量５０（ｌ／ｍｉｎ）で供
給し、反応室内の圧力を６０Ｔｏｒｒに維持して、６ｋ
Ｗのトーチ電力によってプラズマ化する。

【００１７】そして、サセプタ４の上に載置され、プラ
ズマトーチ２から２０ｍｍ離れた位置に置かれた、２×
１．５×０．５ｍｍ³の大きさで、温度９００℃に維持
されたＳｉ（１００）基板５の上に、高いラジカル濃度
のプラズマジェット３を一定時間（３０秒間）放射して
ダイヤモンド微粒子６を形成する。

【００１８】そして、ダイヤモンド微粒子６が形成され
たＳｉ基板５を、ダイヤモンド微粒子６が形成された面
を斜め方向から観察できる方向で透過型電子顕微鏡（Ｔ
ｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒ
ｏｓｃｏｐｅＴＥＭ）７の中に配置し、電子銃８から
の電子をダイヤモンド微粒子６を透過させ、透過した電
子を電磁レンズ９によってスクリーン１０上に結像し
て、ダイヤモンドの形成状況を観察する。

【００１９】この観察の後に、再びＳｉ基板５をＤＣプ
ラズマジェットＣＶＤ装置１に移送して、一定時間（３
０秒間）ダイヤモンド微粒子６を形成し、再びＴＥＭ７
によって観察する。このように、ダイヤモンド被膜の形
成と観察を繰り返した。

【００２０】図２は、本発明によって形成されたダイヤ
モンド被膜のＴＥＭ写真である。この写真を参照して、
本発明者らが観察したＤＣプラズマジェットＣＶＤ法に
よるダイヤモンド被膜の形成過程を簡単に説明する。

【００２１】シリコン基板を用い、ＤＣプラズマジェッ
トＣＶＤ法によってダイヤモンド被膜を形成する場合、
形成初期の３０秒後にはＳｉ基板上に平均直径１０ｎｍ
の多数のβ−ＳｉＣ微粒子とダイヤモンド微粒子が生成
される。この段階では、ＳｉＣ微粒子とダイヤモンド微
粒子を識別することは極めて困難である。

【００２２】１分後には、Ｓｉ基板上にＳｉＣ微粒子と
は異なる形状のダイヤモンド粒子が現れてくる。１分後
から３分後にかけてダイヤモンド粒子は大きく成長する
が、連続的な観察によると微小なダイヤモンド粒子の形
状は大きく成長した後のダイヤモンド粒子と極めて類似
する形状を有している。この観察を通じて、ＳｉＣ微粒
子は成長することなく殆ど同じ大きさに留まっていた。
そして、いくつかのＳｉＣ微粒子がダイヤモンド粒子の
表面の中心に付着し、また他はダイヤモンド粒子の底面
に付着していることが観察された。

【００２３】１分３０秒後には、多くのＳｉＣ微粒子
が、まだ、ダイヤモンド粒子の表面やダイヤモンド粒子
の底面に付着していることが観察された。２分後には、
ＳｉＣ微粒子はダイヤモンド粒子の表面、特にその上部
の表面からほとんど消失していた。そして、１分３０秒
から２分後までは、隣接する２つのダイヤモンド粒子は
独立に成長するが、その後は２つのダイヤモンド粒子が
結合して、結合前と同じ形状の１つのダイヤモンド粒子
として成長した。

【００２４】このダイヤモンドの形成過程を詳細に観察
することによって、図２の写真において黒く六角形状に
表れているダイヤモンド微粒子は複数のＳｉＣ微粒子に
よってＳｉ基板上に支えられ、Ｓｉ基板上に固定されて
いることが見出された（本明細書においてはこの効果を
「支え効果」と指称する）。

【００２５】これらの実験的知見から、ダイヤモンド微
粒子の形成過程においてはＳｉＣ微粒子による支え効果
が重要であることが見出された。さらにこのＳｉＣ微粒
子と成長した初期ダイヤモンド微粒子との関係を検討す
る中で、ＳｉＣ微粒子の上にダイヤモンドの初期核が形
成され、ＳｉＣ微粒子がダイヤモンド微粒子の発生源と
なっている可能性が強いことが明らかになった（ＳＰＩ
ＥＶｏｌ．１５３４ＤｉａｍｏｎｄＯｐｔｉｃｓ
IV 49 (1991)参照）。

【００２６】図３（Ａ），（Ｂ）は、ダイヤモンド成長
におけるＳｉＣ微粒子支え効果説明図（１）である。こ
の図において、１１はＳｉ基板、１２はＳｉＣ微粒子、
１３はダイヤモンドの成長核である。

【００２７】この図３（Ａ）は、Ｓｉ基板１１の上に、
ダイヤモンド被膜の形成過程の初期段階でＳｉＣ微粒子
１２が形成される状態を模式的に示している。また、図
３（Ｂ）は、Ｓｉ基板１１の上のＳｉＣ微粒子１２の上
にダイヤモンドの成長核１３が形成される状態を模式的
に示している。

【００２８】この図に示されているように、Ｓｉ基板１
１の上に形成された１個のＳｉＣ微粒子１２によって支
えられているダイヤモンドの成長核１３は、一旦形成さ
れてもその後の過程において解離して消失し易いため、
結果的にダイヤモンド被膜の形成に寄与するダイヤモン
ドの成長核１３の密度は小さいことになる。

【００２９】図４（Ａ），（Ｂ）は、ダイヤモンド成長
におけるＳｉＣ微粒子支え効果説明図（２）である。こ
の図における符号は、図３において同符号を付して説明
したものと同様の意味をもつものである。

【００３０】この図には、ダイヤモンドの成長核１３が
ある程度大きくなり、２個以上のＳｉＣ微粒子１２によ
って支えられるようになると、ダイヤモンドの成長核１
３が安定にＳｉ基板１１に固着され、その状態で大きく
成長し易くなる様子（支え効果）が模式図的に示されて
いる。

【００３１】この状態でダイヤモンドの成長核１３が成
長すると、ある時点からダイヤモンドの成長核１３がＳ
ｉ基板１１に接触するようになり、このＳｉ基板１１上
での成長が始まってミクロン単位の大きさにまで成長す
る。

【００３２】次に、従来技術において知られていた、表
面に傷付け処理を行ったＳｉ基板に本発明の微粒子の支
え効果を適用した例を説明する。

【００３３】図５（Ａ），（Ｂ）は、ダイヤモンド成長
におけるＳｉＣ微粒子支え効果説明図（３）である。こ
の図における符号は、１４が凹部であるほかは図３にお
いて同符号を付して説明したものと同様の意味をもつも
のである。

【００３４】この図５（Ａ）には、上面にＳｉＣ微粒子
１２の直径よりも大きい凹部１４が傷付け処理によって
形成され、その表面にＳｉＣ微粒子１２が形成されてい
るＳｉ基板１１が模式的に示されている。このＳｉ基板
１１の上にダイヤモンド被膜を成長すると、ダイヤモン
ドの成長核１３は必ず凹部１４の反対側斜面上のＳｉＣ
微粒子１２あるいはＳｉ基板１１に接触することにな
り、ダイヤモンドの成長核１３のＳｉ基板１１からの解
離は少なくなり、その結果、ダイヤモンドの成長核１３
の密度は向上する。

【００３５】発明者らは、以上の過程の知見を元に、ダ
イヤモンドの成長核となるＳｉＣ微粒子の支え効果を積
極的に利用しようとするのが本発明であり、ＳｉＣ微粒
子が自然に発生するのを待つのではなく、ＳｉＣ微粒子
をＳｉ基板の上に予め配置しておけば、高密度で制御性
よくダイヤモンド被膜を形成できるとの予測の元に試行
錯誤を繰り返した。

【００３６】具体的には、ＤＣプラズマジェットＣＶＤ
法によるダイヤモンド被膜を形成するに際して、積極的
にＳｉ基板上にＳｉＣ微粒子を配置した結果、ダイヤモ
ンドの成長核の密度が増加し、膜厚が均一で平坦性がよ
いダイヤモンド被膜を形成することが可能になった。

【００３７】本発明の効果は、他のダイヤモンド被膜の
合成方法、例えば、熱フィラメント法によるダイヤモン
ドの合成過程においても、同様の効果となって表れた。
このＳｉＣ微粒子の支え効果は、基板をＳｉから、Ｍ
ｏ，Ｗ等の金属、窒化珪素、シリカガラス等のセラミッ
ク等の他の材料に変えた場合でも、基板との炭素化合物
からなる微粒子を用いることによって実現することがで
きる。具体的には、Ｍｏ基板上で、Ｍｏ₂ Ｃ微粒子を用
いることにより、やはり上記と同様の支え効果があるこ
とが見出された。

【００３８】以上説明したように、本発明者らは、基板
上に基板と炭素の中間物質からなる微粒子を形成するこ
とにより、従来技術に比べてダイヤモンドの成長核密度
を高くし、良質のダイヤモンド薄膜を形成することがで
きることを見出した。

【００３９】

【実施例】以下、本発明のダイヤモンド被膜の形成方法
の実施例を説明する。

【００４０】（第１実施例）鏡面研磨したＳｉ（１０
０）基板の上に、以下説明する気相合成法によって製造
したＳｉＣ微粒子を均一に塗布した。

【００４１】反応ガスであるテトラメチルシラン（ＴＭ
Ｓ，Ｓｉ（ＣＨ₃）₄）を水素キャリアガスに５％添加
して、１２００℃に加熱された減圧型熱分解ＣＶＤ装置
の反応管に導入した。

【００４２】その結果、粒径が０．０５μｍのβ（立方
晶）ＺｎＳ構造のＳｉＣ微粒子が反応管の管壁に堆積し
た。このようにして得られたＳｉＣ微粒子を高純度エタ
ノール中に溶き刷毛でＳｉ基板上に薄く均一に塗布し、
その上にＤＣプラズマジェットＣＶＤ法によってダイヤ
モンド薄膜を形成した。

【００４３】上記の反応における水素に対するメタン濃
度は１％、真空度は６０Ｔｏｒｒ、電圧は１４０Ｖ、電
流は４０Ａ、プラズマトーチと基板の間の距離は２０ｍ
ｍであり、形成時間は１分間であった。

【００４４】この方法により形成したダイヤモンド被膜
を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察したとこ
ろ、ダイヤモンドの成長核の密度は約１０¹⁰個／ｃｍ²
であり、従来の方法（約１０⁸個／ｃｍ²）による場合
に比べ２桁ほど向上していることがわかった。

【００４５】さらに、全く同じ形成条件により形成時間
を１０時間に延ばした結果、厚さ約１ｍｍで多結晶では
あるが厚さの均一なダイヤモンド被膜が形成された。

【００４６】（第２実施例）この実施例においては、市
販のバルクのカーボランダム（ＳｉＣ）を、ボールミル
と振動篩を用いて、粉砕、分級してＳｉＣ微粒子を製造
し、これをシリコン基板上に塗布してダイヤモンド被膜
を形成した。

【００４７】粒径が１μｍ前後の微粒子と、粒径２０μ
ｍ以上の微粒子を用いて第１実施例と同様の条件でダイ
ヤモンド被膜を形成したが、粒径１μｍ前後のＳｉＣ微
粒子を用いた場合はダイヤモンドの成長核の密度は約５
×１０⁹個／ｃｍ²となり、従来の形成方法に比較して
向上したが、粒径２０μｍ以上のＳｉＣ微粒子を用いた
場合は、約１０⁸個／ｃｍ²と従来の形成方法とあまり
変わらなかった。

【００４８】粒径１０μｍ以下のＳｉＣ微粒子を用いた
場合は一応の効果がみられるが、粒径０．１μｍ以下の
ＳｉＣ微粒子を用いた場合には顕著な効果がみられた。

【００４９】（第３実施例）この実施例においては、鏡
面研磨したＳｉ（１００）基板上に、Ｓｉ０₂の炭素の
還元法により製造したＳｉＣ微粒子を均一にシリコン基
板の表面上に均一に塗布してＣＶＤ法によってダイヤモ
ンド被膜を形成した。

【００５０】この方法は一般にアチソン法と呼ばれ、出
来上がったＳｉＣ微粒子はカーボランダムと呼ばれ、主
成分は結晶構造が六方晶のα−ＳｉＣであった。この方
法によって得られたＳｉＣ微粒子のうち、＃３０００の
篩を用いて平均粒径が５μｍの微粒子を用いた。

【００５１】ダイヤモンドの製造方法は上記実施例と同
様にＤＣプラズマジェットＣＶＤ法である。水素に対す
るメタンの濃度は１％、真空度６０Ｔｏｒｒ、電圧１４
０Ｖ、電流４０Ａ、プラズマトーチと基板の間の距離は
２０ｍｍであり、形成時間は１分間であった。

【００５２】この方法により製造したダイヤモンドの成
長核の密度は従来の方法に比べ２桁程度向上していた。
また、長時間合成することによりダイヤモンド被膜は多
結晶で厚さの均一なダイヤモンド被膜となった。

【００５３】（第４実施例）鏡面研磨したＳｉ（１０
０）基板上に、以下の製造方法により製造したＳｉＣ微
粒子を塗布し均一に基板表面上に配置した。ＳｉＣ微粒
子は有機珪素化合物の熱分解過程により、ＳｉＣ微粒子
が繊維状に連なった構造が得られた。

【００５４】この微粒子は、平均粒径が０．２μｍ程度
のβ型（立方晶ＺｎＳ構造）のＳｉＣであった。このよ
うにして得られたＳｉＣ微粒子を、さらにエタノール中
で均一に分散させた後、第１実施例と同様な方法でＳｉ
基板上に塗布した。

【００５５】ダイヤモンドの合成は熱フィラメント法に
より行った。その結果、ダイヤモンドの成長核の密度は
約１０¹⁰個／ｃｍ²となり、従来の方法（約１０⁶個／
ｃｍ²）に比べ４桁ほど向上していることがわかった。

【００５６】（第５実施例）鏡面研磨したＳｉ（１０
０）基板上に、以下の製造方法により製造したＳｉＣ微
粒子を塗布し均一に基板表面上に配置した。鏡面研磨し
たＳｉ（１００）基板に、ダイヤモンド砥粒による傷付
け処理を行った。

【００５７】この傷付け処理は、粒径５〜１０μｍ径の
砥粒を懸濁させたエタノール中にＳｉ基板を入れ、超音
波洗浄装置により微細振動を与えることにより行われ
た。この処理を行うことによりＳｉ表面には深さが０．
０５μｍ程度の凹凸が無数に形成された。

【００５８】この基板上に第１実施例と同様にして製造
された粒径０．０２μｍ程度のＳｉＣ微粒子を配置し
た。粒径０．０２μｍ程度のＳｉＣ微粒子は、第１実施
例におけるＳｉＣ微粒子製造温度を１４００℃程度にす
ることにより得られた。

【００５９】次いで、この処理を施したＳｉ基板上に実
施例１と同様な方法でダイヤモンドの合成を行った。こ
の結果、ダイヤモンドの成長核の密度は約１０¹⁰個／ｃ
ｍ²となり、従来の方法（約１０⁹個／ｃｍ²）に比べ
１桁向上していることがわかった。

【００６０】（第６実施例）鏡面研磨したＳｉ（１０
０）基板上に、以下の製造方法により製造したＳｉＣ微
粒子を塗布し均一に基板表面上に配置した。ＳｉＣ微粒
子は、次に説明するＳｉＣ微粒子の気相合成法とレーザ
照射により製造した。

【００６１】すなわち、第１実施例と同様に、反応管中
にＳｉＨ₄とＣＨ₄を水素ガスをキャリアとして導入
し、このガス中にレーザ光を照射することによりガス反
応を起こさせた。

【００６２】この場合の反応温度は１８００℃、圧力は
０．９５ａｔｍ、ＳｉＨ₄供給量は１５ｍｌ／ｍｉｎで
あった。また、レーザ照射には出力４００Ｗ程度の炭酸
ガスレーザを用いた。

【００６３】この方法で得られたＳｉＣ微粒子を第１実
施例と同様な方法でＳｉ基板上に塗布し、第１実施例と
同様にＤＣプラズマジェットＣＶＤ法によってダイヤモ
ンド被膜の形成を行った。その結果、ダイヤモンドの成
長核の密度は約１０¹⁰個／ｃｍ²となり、従来の方法
（約１０⁸個／ｃｍ²）に比べ２桁ほど向上しているこ
とがわかった。

【００６４】（第７実施例）この実施例においては、鏡
面研磨したＳｉ（１００）基板上に、有機珪素化合物か
らなる繊維によって形成された布を貼りつけたものを基
板として用い、この基板上に直接ＤＣプラズマジェット
ＣＶＤ法によってダイヤモンド被膜を形成した。

【００６５】上記の過程の初期段階で、プラズマ照射に
よる高熱によって有機珪素化合物が無機のＳｉＣ微粒子
になり、さらにプラズマを照射することにより、このＳ
ｉＣ微粒子がダイヤモンドの成長核になることが見出さ
れた。この場合のダイヤモンドの成長核の密度は約１０
¹⁰個／ｃｍ²となり従来の方法（約１０⁸個／ｃｍ²）
に比べ２桁ほど向上した。

【００６６】（第８実施例）この実施例においては、Ｓ
ｉ基板上に第１実施例と同様の方法によってダイヤモン
ド被膜を形成するに際して、Ｓｉ基板上にＳｉＣ微粒子
を選択的に塗布することとした。

【００６７】具体的にはＳｉ基板の上面の一部に、一辺
が５ｍｍ程度の矩形状にＳｉＣ微粒子を塗布した。この
Ｓｉ基板にダイヤモンド被膜を形成したところ、矩形状
にＳｉＣ微粒子を塗布した領域はダイヤモンドの成長核
の密度が高く均一な膜厚のダイヤモンド被膜が形成され
たが、矩形状にＳｉＣ微粒子を塗布した領域の周りの部
分はダイヤモンドの成長核は疎らにしか形成されなかっ
た。

【００６８】したがって、この実施例によりＳｉ基板上
にダイヤモンド被膜を選択成長することができ、ダイヤ
モンド被膜を集積回路装置のヒートシンク等に用いる場
合には、効率的に必要な領域のみにダイヤモンド被膜を
形成することができる。

【００６９】（第９実施例）この実施例においては、縦
横５ｃｍ、厚さ１ｍｍの窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）のセラ
ミックス基板（粒径１μｍ程度）の上面を鏡面状に研磨
した後、粒径０．５μｍのＳｉＣ微粒子を塗布配置して
第１実施例と同様な方法でダイヤモンド被覆の合成を行
った。その結果、ダイヤモンドの成長核の密度は約１０
¹⁰個／ｃｍ²となり、従来の方法（約１０⁸個／ｃ
ｍ²）に比べ２桁ほど向上した。

【００７０】（第１０実施例）この実施例においては、
縦横５ｃｍの多結晶Ｍｏ板の上面を鏡面研磨したＭｏ基
板上に、粒径が５〜１５μｍのＭｏ₂Ｃ微粒子を塗布配
置して第１実施例と同様な方法でダイヤモンド被膜の合
成を行った。その結果、ダイヤモンドの成長核の密度は
約１０¹⁰個／ｃｍ²となり、従来の方法（約１０⁸個／
ｃｍ²）に比べ２桁ほど向上した。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
ダイヤモンドの成長核となる微粒子を形成した基板を用
い、この微粒子の支え効果を利用してダイヤモンドを気
相合成することによって、ダイヤモンド被膜を制御性よ
くパターニングして形成することができ、ダイヤモンド
被膜をヒートシンク等として用いる電子部品等の技術分
野において寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダイヤモンド被膜の形成および観察方法の説明
図である。

【図２】本発明によって形成されたダイヤモンド被膜の
ＴＥＭ写真である。

【図３】（Ａ），（Ｂ）はダイヤモンド成長におけるＳ
ｉＣ微粒子支え効果説明図（１）である。

【図４】（Ａ），（Ｂ）はダイヤモンド成長におけるＳ
ｉＣ微粒子支え効果説明図（２）である。

【図５】（Ａ），（Ｂ）はダイヤモンド成長におけるＳ
ｉＣ微粒子支え効果説明図（３）である。

【符号の説明】

１ＤＣプラズマジェットＣＶＤ装置２プラズマトーチ３プラズマジェット４サセプタ５Ｓｉ基板６ダイヤモンド微粒子７ＴＥＭ８電子銃９電磁レンズ１０スクリーン１１Ｓｉ基板１２ＳｉＣ微粒子１３ダイヤモンドの成長核１４凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイヤモンドの成長核となる微粒子を分
散配置した基板上にダイヤモンドを気相合成することを
特徴とするダイヤモンド被膜の形成方法。
【請求項２】ダイヤモンドの成長核となる微粒子の粒
径が１０μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項１に記載されたダイヤモンド被膜
の形成方法。
【請求項３】基板がセラミックであることを特徴とす
る請求項１に記載されたダイヤモンド被膜の形成方法。
【請求項４】基板が金属であることを特徴とする請求
項１に記載されたダイヤモンド被膜の形成方法。
【請求項５】基板がＳｉであることを特徴とする請求
項１に記載されたダイヤモンド被膜の形成方法。
【請求項６】ダイヤモンドの成長核となる微粒子とし
て基板を構成する元素の炭化物の微粒子を用いることを
特徴とする請求項１に記載されたダイヤモンド被膜の形
成方法。
【請求項７】基板がＳｉの単結晶板であり、微粒子が
ＳｉＣ微粒子であることを特徴とする請求項１に記載さ
れたダイヤモンド被膜の形成方法。
【請求項８】ＳｉＣ微粒子が立方晶のβ−ＳｉＣ結晶
であることを特徴とする請求項７に記載されたダイヤモ
ンド被膜の形成方法。
【請求項９】Ｓｉ単結晶基板上にＳｉＣ微粒子の粒径
以上の凹部を形成することを特徴とする請求項７に記載
されたダイヤモンド被膜の形成方法。
【請求項１０】ＳｉＣ微粒子を気相合成法によって形
成することを特徴とする請求項７に記載されたダイヤモ
ンド被膜の形成方法。
【請求項１１】ＳｉＣ微粒子を単結晶キュービックＳ
ｉＣのバルク材料を粉砕し、分級して形成することを特
徴とする請求項７に記載されたダイヤモンド被膜の形成
方法。
【請求項１２】ＳｉＣ微粒子をＳｉＯ₂の炭素（Ｃ）
による還元反応によって形成することを特徴とする請求
項７に記載されたダイヤモンド被膜の形成方法。
【請求項１３】ＳｉＣ微粒子を炭化珪素高分子を熱処
理することによって形成することを特徴とする請求項７
に記載されたダイヤモンド被膜の形成方法。
【請求項１４】ＳｉＣ微粒子を気相合成法とレーザ照
射によって形成することを特徴とする請求項７に記載さ
れたダイヤモンド被膜の形成方法。
【請求項１５】Ｓｉ基板上の凹部をダイヤモンド粉末
による研磨工程によって形成することを特徴とする請求
項９に記載されたダイヤモンド被膜の形成方法。
【請求項１６】ＳｉＣ微粒子をＳｉ基板上に選択的に
配置して、合成されたダイヤモンドを選択的にＳｉ基板
上に形成してダイヤモンドのパターニングを行うことを
特徴とする請求項７に記載されたダイヤモンド被膜の形
成方法。
【請求項１７】ＳｉＣ微粒子を炭化珪素高分子をＳｉ
基板上に選択的に配置して熱処理することによって形成
することを特徴とする請求項７に記載されたダイヤモン
ド被膜の形成方法。