JPH0658891B2 - 薄膜単結晶ダイヤモンド基板 - Google Patents
薄膜単結晶ダイヤモンド基板Info
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- JPH0658891B2 JPH0658891B2 JP62058381A JP5838187A JPH0658891B2 JP H0658891 B2 JPH0658891 B2 JP H0658891B2 JP 62058381 A JP62058381 A JP 62058381A JP 5838187 A JP5838187 A JP 5838187A JP H0658891 B2 JPH0658891 B2 JP H0658891B2
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- crystal diamond
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイヤモンド半導体素子の製造に有用な単結
晶ダイヤモンドのエピタキシヤル成長層を有する基板に
関する。
晶ダイヤモンドのエピタキシヤル成長層を有する基板に
関する。
半導体素子を形成するための半導体材料は良好な単結晶
もしくは単結晶層であることが不可欠であり、特に現在
主流となつているプレナー型半導体素子においても基板
上への薄膜単結晶層の形成がその形成工程の第１歩とな
る。
もしくは単結晶層であることが不可欠であり、特に現在
主流となつているプレナー型半導体素子においても基板
上への薄膜単結晶層の形成がその形成工程の第１歩とな
る。
かかる半導体材料として従来からシリコン等が主に利用
されてきたが、ダイヤモンドも半導体材料として特異な
性質を具えるため耐熱半導体、高出力パワートランジス
タ等の用途への応用が検討されている。
されてきたが、ダイヤモンドも半導体材料として特異な
性質を具えるため耐熱半導体、高出力パワートランジス
タ等の用途への応用が検討されている。
しかるに現在のところ、単結晶ダイヤモンドの工業的生
産は超高圧装置を用いて粒状のものが合成されるに留ま
つており、この合成ダイヤモンド粒から作成した基板は
面積が数mm角程度の大きさが限界である。従つて、この
単結晶ダイヤモンド基板は、大電流用の素子を形成する
ために大面積を要する場合や、ステツパーを用いて微細
加工を行なう集積回路の製造には利用できなかつた。
産は超高圧装置を用いて粒状のものが合成されるに留ま
つており、この合成ダイヤモンド粒から作成した基板は
面積が数mm角程度の大きさが限界である。従つて、この
単結晶ダイヤモンド基板は、大電流用の素子を形成する
ために大面積を要する場合や、ステツパーを用いて微細
加工を行なう集積回路の製造には利用できなかつた。
又、上記の合成ダイヤモンド単結晶はそれ自体高価であ
るため大量に安価な半導体素子を生産するうえでも利用
範囲が限定されていた。
るため大量に安価な半導体素子を生産するうえでも利用
範囲が限定されていた。
一方最近になつて、メタンと水素の混合ガスをマイクロ
波プラズマや熱を利用して励起して反応させ、基板上に
ダイヤモンド薄膜を折出させる気相合成（ＣＶＤ）法が
確立され、ダイヤモンド単結晶基板上にエピタキシヤル
成長した単結晶ダイヤモンド層の形成が確認されている
（Fujimori et al，Vacuum，vol36，99〜102，1986）。
波プラズマや熱を利用して励起して反応させ、基板上に
ダイヤモンド薄膜を折出させる気相合成（ＣＶＤ）法が
確立され、ダイヤモンド単結晶基板上にエピタキシヤル
成長した単結晶ダイヤモンド層の形成が確認されている
（Fujimori et al，Vacuum，vol36，99〜102，1986）。
しかし、このＣＶＤ法においてもシリコン基板上には多
結晶ダイヤモンド層しか形成できず、単結晶ダイヤモン
ド層は上記の高圧法で合成した高価で小面積の単結晶ダ
イヤモンド基板上にしか形成できなかつたので、安価且
つ大面積の薄膜単結晶ダイヤモンド基板を提供するには
至つていない現状である。
結晶ダイヤモンド層しか形成できず、単結晶ダイヤモン
ド層は上記の高圧法で合成した高価で小面積の単結晶ダ
イヤモンド基板上にしか形成できなかつたので、安価且
つ大面積の薄膜単結晶ダイヤモンド基板を提供するには
至つていない現状である。
本発明は上記の事情に鑑み、単結晶シリコン基板上にダ
イヤモンドをエピタキシヤル成長させた安価で大面積の
薄膜単結晶ダイヤモンド基板を提供することを目的とす
る。
イヤモンドをエピタキシヤル成長させた安価で大面積の
薄膜単結晶ダイヤモンド基板を提供することを目的とす
る。
本発明の薄膜単結晶ダイヤモンド基板は、単結晶シリコ
ン基板上に形成した単結晶炭化ケイ素中間層と、この単
結晶炭化ケイ素中間層上にエピタキシヤル成長させた単
結晶ダイヤモンド層とを有している。
ン基板上に形成した単結晶炭化ケイ素中間層と、この単
結晶炭化ケイ素中間層上にエピタキシヤル成長させた単
結晶ダイヤモンド層とを有している。
使用する単結晶シリコン基板は引き上げ法等の通常の方
法により製造したインゴツトから切り出した基板（ウエ
ハー）でよい。又、単結晶炭化ケイ素中間層及び単結晶
ダイヤモンド層は夫々公知のＣＶＤ法、イオンビーム蒸
着法等により形成することができる。
法により製造したインゴツトから切り出した基板（ウエ
ハー）でよい。又、単結晶炭化ケイ素中間層及び単結晶
ダイヤモンド層は夫々公知のＣＶＤ法、イオンビーム蒸
着法等により形成することができる。
ダイヤモンドの格子定数は 3.5667 Å及びシリコンの格
子定数は 5.4301 Åであり、結晶構造が大きく異なるの
でシリコン基板上に直接ダイヤモンドをエピタキシヤル
成長させることは困難である。
子定数は 5.4301 Åであり、結晶構造が大きく異なるの
でシリコン基板上に直接ダイヤモンドをエピタキシヤル
成長させることは困難である。
そこで、本発明者等はシリコン基板上に中間層として格
子定数が 4.3596 Åの単結晶炭化ケイ素を介在させるこ
とにより、その上に単結晶ダイヤモンドをエピタキシヤ
ル成長させることに成功し、本発明に至つたものであ
る。
子定数が 4.3596 Åの単結晶炭化ケイ素を介在させるこ
とにより、その上に単結晶ダイヤモンドをエピタキシヤ
ル成長させることに成功し、本発明に至つたものであ
る。
実施例１ 直径２インチの単結晶Si基板の（１１１）面をCH４中５
torr 1350℃で20分間炭化処理した後、基板温度1300℃
及び真空度２ torr でのSiH４とCH４のプラズマＣＶＤ
法により、膜厚2000Åの単結晶SiC中間層を形成した。
torr 1350℃で20分間炭化処理した後、基板温度1300℃
及び真空度２ torr でのSiH４とCH４のプラズマＣＶＤ
法により、膜厚2000Åの単結晶SiC中間層を形成した。
次に、この単結晶SiC中間層上に、マイクロ波プラズマ
ＣＶＤ法により、基板温度900℃及び真空度30 torr で
0.5％CH４を含むＨ２を分解してダイヤモンド層を膜厚3
000Åに形成した。
ＣＶＤ法により、基板温度900℃及び真空度30 torr で
0.5％CH４を含むＨ２を分解してダイヤモンド層を膜厚3
000Åに形成した。
得られたダイヤモンド層を反射電子線回折により結晶状
態を観察したところ、スポツト状の回折点が認められ、
単結晶の（111）面であることが判つた。
態を観察したところ、スポツト状の回折点が認められ、
単結晶の（111）面であることが判つた。
実施例２ 実施例１と同様にSi基板上に単結晶SiC中間層を形成し
た。次に、この単結晶SiC中間層上に、基板温度850℃及
び真空度30 torr で、タングステンフイラメントを2100
℃に加熱して0.5％のCH４を含むＨ２を励起して分解す
るＣＶＤ法により、ダイヤモンド層を膜厚500Åに形成
した。
た。次に、この単結晶SiC中間層上に、基板温度850℃及
び真空度30 torr で、タングステンフイラメントを2100
℃に加熱して0.5％のCH４を含むＨ２を励起して分解す
るＣＶＤ法により、ダイヤモンド層を膜厚500Åに形成
した。
続いて、0.5％CH４と0.0002%B2H６を含むＨ２を同様に
励起し、分解してＢドーピングしたダイヤモンド層を膜
厚1000Åに形成した。
励起し、分解してＢドーピングしたダイヤモンド層を膜
厚1000Åに形成した。
得られた最上層のダイヤモンド層を反射電子線回折によ
り結晶状態を観察したところ、スポツト状の回折点が認
められ、単結晶の（111）面であることが判つた。
り結晶状態を観察したところ、スポツト状の回折点が認
められ、単結晶の（111）面であることが判つた。
又、最上層の単結晶ダイヤモンド層は、比抵抗が５×10
-1Ω・cmでホール効果の測定によりＰ型半導体であつ
て、キヤリヤ密度４×1016/cm3及びホール移動度310cm2
/V・secであることが確認された。
-1Ω・cmでホール効果の測定によりＰ型半導体であつ
て、キヤリヤ密度４×1016/cm3及びホール移動度310cm2
/V・secであることが確認された。
比較例 実施例１と同じ単結晶Si基板上に、単結晶SiC中間層を
形成することなく、実施例１と同様のマイクロ波プラズ
マＣＶＤ法によりダイヤモンド層を形成したが、結晶が
ばらばらに堆積するだけで薄膜が形成できなかつた。
形成することなく、実施例１と同様のマイクロ波プラズ
マＣＶＤ法によりダイヤモンド層を形成したが、結晶が
ばらばらに堆積するだけで薄膜が形成できなかつた。
又、同じ基板にダイヤモンド粉末（＃3000）で傷をつけ
てから、同様にダイヤモンド層を形成したところ、三角
形の結晶面が凹凸に存在する膜が得られ、この膜を電子
線回折により調べたところ多結晶であることが確認され
た。
てから、同様にダイヤモンド層を形成したところ、三角
形の結晶面が凹凸に存在する膜が得られ、この膜を電子
線回折により調べたところ多結晶であることが確認され
た。
本発明によれば、シリコン基板上にダイヤモンドをエピ
タキシヤル成長させた、安価で大面積の薄膜単結晶ダイ
ヤモンド基板を提供することができる。
タキシヤル成長させた、安価で大面積の薄膜単結晶ダイ
ヤモンド基板を提供することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】単結晶シリコン基板上に形成した単結晶炭
化ケイ素中間層と、この単結晶炭化ケイ素中間層上にエ
ピタキシヤル成長させた単結晶ダイヤモンド層とを有す
る薄膜単結晶ダイヤモンド基板。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62058381A JPH0658891B2 (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | 薄膜単結晶ダイヤモンド基板 |
| US07/165,711 US4863529A (en) | 1987-03-12 | 1988-03-08 | Thin film single crystal diamond substrate |
| EP88103795A EP0282054B1 (en) | 1987-03-12 | 1988-03-10 | Thin film single crystal diamond substrate |
| DE8888103795T DE3862326D1 (de) | 1987-03-12 | 1988-03-10 | Duennschicht-einkristall-diamantsubstrat. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62058381A JPH0658891B2 (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | 薄膜単結晶ダイヤモンド基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63224225A JPS63224225A (ja) | 1988-09-19 |
| JPH0658891B2 true JPH0658891B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=13082750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62058381A Expired - Lifetime JPH0658891B2 (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | 薄膜単結晶ダイヤモンド基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0658891B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08299688A (ja) * | 1995-05-09 | 1996-11-19 | Tomoaki Sugigami | 布団はさみ兼用枕の干し具 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02263789A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-26 | Kanagawa Pref Gov | ダイヤモンド単結晶膜を有するシリコン基板とその製造方法 |
| US5127983A (en) * | 1989-05-22 | 1992-07-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of producing single crystal of high-pressure phase material |
| JPH0462716A (ja) * | 1990-06-29 | 1992-02-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 結晶性炭素系薄膜およびその堆積方法 |
| JP2617374B2 (ja) * | 1990-09-25 | 1997-06-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | ダイヤモンド薄膜とその作製方法 |
| EP0630994B1 (en) * | 1993-01-14 | 1999-04-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for vapor-phase diamond synthesis |
| EP0689233B1 (en) * | 1994-06-24 | 2008-10-15 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Wafer and method of producing same |
| US7615203B2 (en) | 2004-11-05 | 2009-11-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Single crystal diamond |
| JP5002982B2 (ja) | 2005-04-15 | 2012-08-15 | 住友電気工業株式会社 | 単結晶ダイヤモンドの製造方法 |
| JP6636239B2 (ja) * | 2014-08-29 | 2020-01-29 | 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 |
| JP6569605B2 (ja) * | 2016-06-22 | 2019-09-04 | 株式会社Sumco | 積層基板の製造方法および積層基板 |
| CN114318216B (zh) * | 2021-12-02 | 2023-11-14 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种金刚石晶体的高结合力光学薄膜及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62223095A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-10-01 | Asahi Chem Ind Co Ltd | ダイヤモンド半導体の製造法 |
-
1987
- 1987-03-12 JP JP62058381A patent/JPH0658891B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08299688A (ja) * | 1995-05-09 | 1996-11-19 | Tomoaki Sugigami | 布団はさみ兼用枕の干し具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63224225A (ja) | 1988-09-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |