JP2761756B2 - ダイヤモンドの作製方法 - Google Patents
ダイヤモンドの作製方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明は、大面積の基板上にダイヤモンドを均一な厚
さに形成し、可視光発光装置その他の電子装置を製造す
るためのダイヤモンドの作製方法に関するものである。
さに形成し、可視光発光装置その他の電子装置を製造す
るためのダイヤモンドの作製方法に関するものである。
「従来の技術」 ダイヤモンドを有磁場マイクロ波プラズマ気相反応で
形成する方法は、これまで多く試みられている。しかし
特にその応用として、発光素子を考慮し、成長速度を大
きくし、ダイヤモンド中にグラファイト成分をきわめて
少なくした例は知られていない。
形成する方法は、これまで多く試みられている。しかし
特にその応用として、発光素子を考慮し、成長速度を大
きくし、ダイヤモンド中にグラファイト成分をきわめて
少なくした例は知られていない。
即ち、これまではCH4＋H2系、COまたはCO2＋H2系また
はこれらを組み合わせた方法が知られている。
はこれらを組み合わせた方法が知られている。
しかし、このダイヤモンドを用いて発光素子とするた
めに大面積かつ均一な良質のダイヤモンドを膜状に基板
上に安定に、かつ高い歩留まりで作る方法はこれまでま
ったく示されていない。
めに大面積かつ均一な良質のダイヤモンドを膜状に基板
上に安定に、かつ高い歩留まりで作る方法はこれまでま
ったく示されていない。
「従来の欠点」 電子装置の応用として、ダイヤモンドを用いんとする
ためには、大面積に均一な厚さを有しかつ均質なダイヤ
モンドが形成されることが必要な条件である。
ためには、大面積に均一な厚さを有しかつ均質なダイヤ
モンドが形成されることが必要な条件である。
従来公知の方法としては、有磁場マイクロ波CVD装置
を用いる方法において、メタンと水素との混合気体を用
いているため、酸素の添加を行うことができない。CH4/
H2＝１〜５体積％、反応圧力５〜20torr、マイクロ波出
力１〜5KWと磁場強さ2KGを有せしめていた。しかし、そ
の成膜速度は、１μm/15時間（667Å／時間相当）とき
わめて遅い。またダイヤモンドの自形面（ダイヤモンド
結晶が顕微鏡で観察できる面）が観察でき、かつ厚さの
均一性が±10％でダイヤモンドが成長できる範囲が3cm
φ程度であった。
を用いる方法において、メタンと水素との混合気体を用
いているため、酸素の添加を行うことができない。CH4/
H2＝１〜５体積％、反応圧力５〜20torr、マイクロ波出
力１〜5KWと磁場強さ2KGを有せしめていた。しかし、そ
の成膜速度は、１μm/15時間（667Å／時間相当）とき
わめて遅い。またダイヤモンドの自形面（ダイヤモンド
結晶が顕微鏡で観察できる面）が観察でき、かつ厚さの
均一性が±10％でダイヤモンドが成長できる範囲が3cm
φ程度であった。
他方、CO/H2を用いる方法が知られている。これはCO/
H2＝１〜５体積％、圧力は0.1〜1torrであるが、成膜速
度は１μｍ作るのにマイクロ波の出力３〜5KWを加えて
もやはり10時間以上を必要としていた。膜厚の均一性が
±10％の範囲で得られる成膜領域の大きさは5cmφ程度
である。さらに他の欠点として、このCOガスを用いる
と、反応容器の内壁の一部がエッチングされ、このダイ
ヤモンド中に反応容器構成物の鉄分が混入してしまう。
さらにマイクロ波の導入窓にステンレス成分が付着し、
マイクロ波の導入が不可能になり、装置の破壊に繋が
る。
H2＝１〜５体積％、圧力は0.1〜1torrであるが、成膜速
度は１μｍ作るのにマイクロ波の出力３〜5KWを加えて
もやはり10時間以上を必要としていた。膜厚の均一性が
±10％の範囲で得られる成膜領域の大きさは5cmφ程度
である。さらに他の欠点として、このCOガスを用いる
と、反応容器の内壁の一部がエッチングされ、このダイ
ヤモンド中に反応容器構成物の鉄分が混入してしまう。
さらにマイクロ波の導入窓にステンレス成分が付着し、
マイクロ波の導入が不可能になり、装置の破壊に繋が
る。
「発明の目的」 本発明は、かかる欠点を除去するために成されたもの
である。即ち、有磁場マイクロ波CVD法を用い、大面積
に高い成膜速度でダイヤモンド膜を形成させたものであ
る。そしてこのダイヤモンドを用い、ショットキ接合、
PN接合またはPIN接合を作り、効率よく電荷をダイヤモ
ンド内に注入し、再結合を発光中心間、バンド（価電子
帯−価電子帯間）間または発光中心−バンド（伝導帯ま
たは価電子帯）間で行う発光装置への応用が大いに期待
できる。
である。即ち、有磁場マイクロ波CVD法を用い、大面積
に高い成膜速度でダイヤモンド膜を形成させたものであ
る。そしてこのダイヤモンドを用い、ショットキ接合、
PN接合またはPIN接合を作り、効率よく電荷をダイヤモ
ンド内に注入し、再結合を発光中心間、バンド（価電子
帯−価電子帯間）間または発光中心−バンド（伝導帯ま
たは価電子帯）間で行う発光装置への応用が大いに期待
できる。
「発明の構成」 本発明は、有磁場マイクロ波CVD法を用いてダイヤモ
ンド膜を形成せんとするものである。反応気体としてＣ
−OH基を有する気体を用いた。代表的にはアルコール、
特にメチルアルコール（CH3OH）、エチルアルコール（C
2H5OH）を水素に対し40〜200体積％（100体積％にする
とCH3OH/H2＝1/1となる）の程度に加えた混合気体を用
いた。
ンド膜を形成せんとするものである。反応気体としてＣ
−OH基を有する気体を用いた。代表的にはアルコール、
特にメチルアルコール（CH3OH）、エチルアルコール（C
2H5OH）を水素に対し40〜200体積％（100体積％にする
とCH3OH/H2＝1/1となる）の程度に加えた混合気体を用
いた。
反応圧力は均一性を向上させるため、0.03〜3torr、
代表的には0.1〜1torrとした。
代表的には0.1〜1torrとした。
本発明はこの炭素化物気体の水素に対する割合がきわ
めて大きく、かつプラズマ発光させる圧力が比較的低い
ことが特長である。
めて大きく、かつプラズマ発光させる圧力が比較的低い
ことが特長である。
さらにこの自形面は200℃であっても、部分適に観察
された。300℃では前面にわたって観察され、かかる低
い温度でのダイヤモンドの形成はこれまでまったく知ら
れていない。
された。300℃では前面にわたって観察され、かかる低
い温度でのダイヤモンドの形成はこれまでまったく知ら
れていない。
またマイクロ波の出力は２〜10KWを導入し、磁場は87
5Gの共鳴面を有すべく、最大2.2KGが印加できるように
した。共鳴面またはその近傍に配設された基板の温度は
200〜1000℃であり、代表的には300〜900℃でダイヤモ
ンドの自形面を有せしめることができた。
5Gの共鳴面を有すべく、最大2.2KGが印加できるように
した。共鳴面またはその近傍に配設された基板の温度は
200〜1000℃であり、代表的には300〜900℃でダイヤモ
ンドの自形面を有せしめることができた。
さらにＰ型のダイヤモンドとするため、これに加えて
（CH3）3BをＣ−OH化合物に対し0.1〜５体積％添加する
ことを他の特長としている。
（CH3）3BをＣ−OH化合物に対し0.1〜５体積％添加する
ことを他の特長としている。
本発明を用いてダイヤモンドの発光素子を作製する際
には、青色発光をより有効に発生させるため、このダイ
ヤモンド中にVI b族の不純物を添加物として加えた。即
ち、Ｓ（イオウ）,Se（セレン）,Te（テルル）より選ば
れた元素を添加した。また、ダイヤモンド合成には、メ
タノール（CH3OH）等のＣ−OH化合物を用いた。具体的
にはH2S,H2Se,H2Te,（CH3）2S,（CH3）2Se,（CH3）2Te
をダイヤモンド成膜中にアルコール気体に対して0.1〜
５体積％添加してS,Se,Teを気体中に加えた。
には、青色発光をより有効に発生させるため、このダイ
ヤモンド中にVI b族の不純物を添加物として加えた。即
ち、Ｓ（イオウ）,Se（セレン）,Te（テルル）より選ば
れた元素を添加した。また、ダイヤモンド合成には、メ
タノール（CH3OH）等のＣ−OH化合物を用いた。具体的
にはH2S,H2Se,H2Te,（CH3）2S,（CH3）2Se,（CH3）2Te
をダイヤモンド成膜中にアルコール気体に対して0.1〜
５体積％添加してS,Se,Teを気体中に加えた。
本発明の応用として、可視光発光装置があげられる。
これは半導体または導体等の基板上または絶縁物表面を
有する基板上に、ダイヤモンドを形成する。この上に１
つまたは複数の電極を設ける。１つの電極の場合は基板
を導体とし、この基板と電極との間にパルスまたは直
流、交流電流を流すことにより可視光を発生させる。ま
た複数の電極を形成する場合は、絶縁表面を有する基板
上にダイヤモンドを設けて、その上の複数の電極間に同
様の電流を流して電子装置、例えば可視光発光装置を設
けたものである。
これは半導体または導体等の基板上または絶縁物表面を
有する基板上に、ダイヤモンドを形成する。この上に１
つまたは複数の電極を設ける。１つの電極の場合は基板
を導体とし、この基板と電極との間にパルスまたは直
流、交流電流を流すことにより可視光を発生させる。ま
た複数の電極を形成する場合は、絶縁表面を有する基板
上にダイヤモンドを設けて、その上の複数の電極間に同
様の電流を流して電子装置、例えば可視光発光装置を設
けたものである。
これらの結果、ダイヤモンド中を電流が流れて、バン
ド間遷移、バンド−再結合中心または発光中心間の遷
移、または再結合中心同士または発光中心同士間での遷
移によるキャリアの再結合が起き、その再結合のエネル
ギバンド間隔（ギャップ）に従って可視光発光をなさし
めんとしたものである。特にその可視光は、この遷移バ
ンド間に従って青色、緑を出すことができる。さらに複
数のバンド間の再結合中心のエネルギレベルを作ること
により、白色光等の連続光をも作ることが可能である。
ド間遷移、バンド−再結合中心または発光中心間の遷
移、または再結合中心同士または発光中心同士間での遷
移によるキャリアの再結合が起き、その再結合のエネル
ギバンド間隔（ギャップ）に従って可視光発光をなさし
めんとしたものである。特にその可視光は、この遷移バ
ンド間に従って青色、緑を出すことができる。さらに複
数のバンド間の再結合中心のエネルギレベルを作ること
により、白色光等の連続光をも作ることが可能である。
以下に本発明を実施例に従って記す。
「実施例」 本発明において、ダイヤモンドはシリコン半導体また
は金属導体等の基板上に第１図に示す有磁場マイクロ波
CVD装置を用いて作製した。その概要を以下に示す。
は金属導体等の基板上に第１図に示す有磁場マイクロ波
CVD装置を用いて作製した。その概要を以下に示す。
Ｐ型に高濃度に添加された半導体基板を、ダイヤモン
ド粒を混合したアルコールを用いた混合液中に浸し、超
音波を１分〜１時間加えた。するとこの半導体基板上に
微小な損傷を多数形成させることができる。この損傷
は、その後のダイヤモンド形成用の核となり、この核よ
りダイヤモンドが成長してゆく。この基板（１）を有磁
場マイクロ波プラズマCVD装置（以下単にプラズマCVD装
置ともいう）内に配設した。このプラズマCVD装置は、
2.45GHzの周波数のマイクロ波エネルギを最大10KWまで
マイクロ波発振器（18），アテニュエイタ（16），石英
窓（15）より反応室（19）に加えることができる。また
磁場（17），（17′）でヘルムホルツコイルを用い、87
5ガウスの共鳴面を基板またはその近傍に構成せしめる
ため2KW以上、最大2.2KGにまで加えた。この反応室（1
9）内部の基板（１）をホルダ（13）に基板おさえ（1
4）で配設させた。また基板位置移動機構（12）で反応
炉内での位置を調節した。さらに10-4〜10-7torrまで広
域ターボ真空ポンプを用いて真空引きをした。この後こ
れらに対し、メチルアルコール（CH3OH）またはエチル
アルコール（C2H5OH）等のアルコール（22）を水素（2
1）で40〜200体積％に希釈して導入した。例えば水素10
0SCCM,CH3OH70SCCMとした。珪素基板は４インチウエハ
を用いた。この反応室の寸法は直径170mmであり、４イ
ンチウエハを設置した際のサンプルホルダーと反応室と
の間のすきまは15mm程度で効率よくマイクロ波出力を基
板上に導くことができた。
ド粒を混合したアルコールを用いた混合液中に浸し、超
音波を１分〜１時間加えた。するとこの半導体基板上に
微小な損傷を多数形成させることができる。この損傷
は、その後のダイヤモンド形成用の核となり、この核よ
りダイヤモンドが成長してゆく。この基板（１）を有磁
場マイクロ波プラズマCVD装置（以下単にプラズマCVD装
置ともいう）内に配設した。このプラズマCVD装置は、
2.45GHzの周波数のマイクロ波エネルギを最大10KWまで
マイクロ波発振器（18），アテニュエイタ（16），石英
窓（15）より反応室（19）に加えることができる。また
磁場（17），（17′）でヘルムホルツコイルを用い、87
5ガウスの共鳴面を基板またはその近傍に構成せしめる
ため2KW以上、最大2.2KGにまで加えた。この反応室（1
9）内部の基板（１）をホルダ（13）に基板おさえ（1
4）で配設させた。また基板位置移動機構（12）で反応
炉内での位置を調節した。さらに10-4〜10-7torrまで広
域ターボ真空ポンプを用いて真空引きをした。この後こ
れらに対し、メチルアルコール（CH3OH）またはエチル
アルコール（C2H5OH）等のアルコール（22）を水素（2
1）で40〜200体積％に希釈して導入した。例えば水素10
0SCCM,CH3OH70SCCMとした。珪素基板は４インチウエハ
を用いた。この反応室の寸法は直径170mmであり、４イ
ンチウエハを設置した際のサンプルホルダーと反応室と
の間のすきまは15mm程度で効率よくマイクロ波出力を基
板上に導くことができた。
必要に応じ、Ｐ型不純物としてトリメチルボロン（Ｂ
（CH3）３）を系（23）よりＢ（CH3）3/CH3OH）＝0.5〜
３％導入し、ダイヤモンドをＰ型化した。ドーパントと
してS,Se,Teを添加する場合、系（24）より、例えば（H
2Sまたは（CH3）2S）/CH3CH＝0.1〜３％添加した。圧力
は、0.03〜3torr例えば0.26torrとした。2.2KG（キロガ
ウス）の磁場を加え、基板の位置またはその近傍が875
ガウスとなるようにした。マイクロ波は2.45GHzの周波
数を用い、２〜10KW、例えば4KWを加え、このマイクロ
波の電磁エネルギで基板の温度を200〜1000℃、例えば8
00℃とした。
（CH3）３）を系（23）よりＢ（CH3）3/CH3OH）＝0.5〜
３％導入し、ダイヤモンドをＰ型化した。ドーパントと
してS,Se,Teを添加する場合、系（24）より、例えば（H
2Sまたは（CH3）2S）/CH3CH＝0.1〜３％添加した。圧力
は、0.03〜3torr例えば0.26torrとした。2.2KG（キロガ
ウス）の磁場を加え、基板の位置またはその近傍が875
ガウスとなるようにした。マイクロ波は2.45GHzの周波
数を用い、２〜10KW、例えば4KWを加え、このマイクロ
波の電磁エネルギで基板の温度を200〜1000℃、例えば8
00℃とした。
するとこのマイクロ波エネルギで分解されプラズマ化
したアルコール中の炭素は、基板上に成長して、単結晶
のダイヤモンド（ダイヤモンドの自形面を有する）を成
長させることができる。同時にこのダイヤモンド以外に
グラファイト成分も形成されやすいが、これはOH基と反
応して、炭酸ガスまたはメタンガスとして再気化し、結
果として結晶化した炭素即ちダイヤモンドを0.5〜５μ
ｍ例えば平均厚さ1.3μｍ（成膜時間２時間）の従来公
知の方法に比べて10〜30倍の速度で成長をさせることが
できた。
したアルコール中の炭素は、基板上に成長して、単結晶
のダイヤモンド（ダイヤモンドの自形面を有する）を成
長させることができる。同時にこのダイヤモンド以外に
グラファイト成分も形成されやすいが、これはOH基と反
応して、炭酸ガスまたはメタンガスとして再気化し、結
果として結晶化した炭素即ちダイヤモンドを0.5〜５μ
ｍ例えば平均厚さ1.3μｍ（成膜時間２時間）の従来公
知の方法に比べて10〜30倍の速度で成長をさせることが
できた。
その成膜したダイヤモンド成分、結晶性をレーザラマ
ン分光で調べたところ、第２図に示す如く1336cm-1の波
数の位置にするどいピークが観察され、グラファイト成
分の1490cm-1の波数はほとんど検出されなかった。メタ
ンと水素とを用いる方法では、グラファイトの存在によ
って、ピークとされる1490cm-1の波数のブロードなピー
クが大きすぎて、1336cm-1のピークが隠れてしまう。ま
たCOと水素とを用いる方法でも、第２図に示した如きき
れいなピークが観察されない。これらのことを考える
と、きわめて高品質な（SP3結合のみという）ダイヤモ
ンドを初めて形成させ得ることがわかった。また４イン
チウエハ全体の膜厚も平均±10％に入り、特に均一性に
優れたものであった。
ン分光で調べたところ、第２図に示す如く1336cm-1の波
数の位置にするどいピークが観察され、グラファイト成
分の1490cm-1の波数はほとんど検出されなかった。メタ
ンと水素とを用いる方法では、グラファイトの存在によ
って、ピークとされる1490cm-1の波数のブロードなピー
クが大きすぎて、1336cm-1のピークが隠れてしまう。ま
たCOと水素とを用いる方法でも、第２図に示した如きき
れいなピークが観察されない。これらのことを考える
と、きわめて高品質な（SP3結合のみという）ダイヤモ
ンドを初めて形成させ得ることがわかった。また４イン
チウエハ全体の膜厚も平均±10％に入り、特に均一性に
優れたものであった。
加えて成膜スピードが１時間あたり0.5μｍ以下を有
し、CO＋H2,CH4＋H2,CH4＋（COまたはCO2）＋H2といっ
た気体を用いた場合に比べ、10〜30倍の成長スピードを
有していた。またCO＋H2等で観察される鉄分またはステ
ンレス成分が不純物として混入していうこともオージェ
分光ではまったく観察されなかった。
し、CO＋H2,CH4＋H2,CH4＋（COまたはCO2）＋H2といっ
た気体を用いた場合に比べ、10〜30倍の成長スピードを
有していた。またCO＋H2等で観察される鉄分またはステ
ンレス成分が不純物として混入していうこともオージェ
分光ではまったく観察されなかった。
本実施例において、ダイヤモンドの成膜条件を種々に
変化させた場合に得られたダイヤモンド膜の自形面の様
子を以下の表にまとめる。この際使用した気体はメタノ
ール水素であった。
変化させた場合に得られたダイヤモンド膜の自形面の様
子を以下の表にまとめる。この際使用した気体はメタノ
ール水素であった。
又、加えたマイクロ波電力は2KWとした。
上記の表において自形面の様子にて、○印また◎印の
ものは成長された膜をSEM写真でその結晶構造を観察し
たところ四角形，三角形等、角ばったダイヤモンドの自
形面が得られたもので×印は自形面が得られなかった。
ものは成長された膜をSEM写真でその結晶構造を観察し
たところ四角形，三角形等、角ばったダイヤモンドの自
形面が得られたもので×印は自形面が得られなかった。
また○印は４インチの成膜面に対し、部分的に自形面
を有するダイヤモンドが得られたものであり、◎印はほ
ぼ前面に渡ってダイヤモンドの自形面が得られたもので
あります。
を有するダイヤモンドが得られたものであり、◎印はほ
ぼ前面に渡ってダイヤモンドの自形面が得られたもので
あります。
その一例として、No.1のサンプルのダイヤモンドの結
晶構造を示す写真を第４図に示す。
晶構造を示す写真を第４図に示す。
このように、膜全体にわたってきれいな自形面を持つ
ダイヤモンド膜であった。
ダイヤモンド膜であった。
このサンプルのXRDのスペクトルを第５図に示す。
「応用例」 第３図は前述の実施例に示した本発明方法を用いてダ
イヤモンド発光装置を作った１例である。即ち、第３図
に示す如く、Ｐ型シリコン基板（１）上にポロンの原料
気体として、Ｂ（CH3）３を用いその割合はＢ（CH3）3/
CH3OH＝３体積％とし、CH3OH/H2＝80体積％として第１
のダイヤモンド（２）を1.3μｍの厚さに形成してい
る。基板は４インチウエハである。
イヤモンド発光装置を作った１例である。即ち、第３図
に示す如く、Ｐ型シリコン基板（１）上にポロンの原料
気体として、Ｂ（CH3）３を用いその割合はＢ（CH3）3/
CH3OH＝３体積％とし、CH3OH/H2＝80体積％として第１
のダイヤモンド（２）を1.3μｍの厚さに形成してい
る。基板は４インチウエハである。
その上に第３図（Ｂ）に示す如く、損傷層（10）をダ
イヤモンドパウダを機械的に損傷させて形成した。さら
にその上に、第２のダイヤモンド（３）を（CH3）2S/CH
3OH＝３体積％、CH3OH/H2＝70体積％として0.5μｍの厚
さに形成した。
イヤモンドパウダを機械的に損傷させて形成した。さら
にその上に、第２のダイヤモンド（３）を（CH3）2S/CH
3OH＝３体積％、CH3OH/H2＝70体積％として0.5μｍの厚
さに形成した。
この上側に電極部材（４），（５）を真空蒸着法、ス
パッタ法で形成した。この電極としては透光性のITO
（酸化インジューム・スズ）とその上にアルミニウム、
銀、クロム、モリブデン等の金属を多層に形成した。
パッタ法で形成した。この電極としては透光性のITO
（酸化インジューム・スズ）とその上にアルミニウム、
銀、クロム、モリブデン等の金属を多層に形成した。
この電極は青色発光の大きさが1mm×1mmであるとする
と、その中に電極（４）を0.6mm×0.6mm、アルミニウム
を0.15mmφの大きさに形成した。スクライブライン巾を
100μｍとした。すると４インチウエハでは周辺部の4mm
を除去し、5000ケの発光素子を１枚のウエハから作るこ
とができる。
と、その中に電極（４）を0.6mm×0.6mm、アルミニウム
を0.15mmφの大きさに形成した。スクライブライン巾を
100μｍとした。すると４インチウエハでは周辺部の4mm
を除去し、5000ケの発光素子を１枚のウエハから作るこ
とができる。
この第３図（Ｃ）の構造において、一対をなす電極即
ち基板（１）と透光性電極（４），外部連続用電極
（５）との間に10〜200V（直流〜100Hzデューイ比１）
例えば60Vの電圧で印加した。するとこのダイヤモンド
の部分に電流を流した後、ここから可視光発光時に青色
の発光をさせることが可能となった。最大発光強度とし
て、16カンデラ/m2を有していた。
ち基板（１）と透光性電極（４），外部連続用電極
（５）との間に10〜200V（直流〜100Hzデューイ比１）
例えば60Vの電圧で印加した。するとこのダイヤモンド
の部分に電流を流した後、ここから可視光発光時に青色
の発光をさせることが可能となった。最大発光強度とし
て、16カンデラ/m2を有していた。
発光強度５カンデラ以上/m2を良品とすると、85％以
上を良品として出すことができた。チップ化するスクラ
イブブレイクは、基板の裏側面より行った。
上を良品として出すことができた。チップ化するスクラ
イブブレイクは、基板の裏側面より行った。
「効果」 これまで、４インチもの大面積に均一でかつ均質なダ
イヤモンドを膜状に作ることは不可能であったことを考
えると、その工業的応用である電子装置を多量に作るこ
とができる、生産スピードも膜形成スピードが大である
ことより、大きくすることができる等の多くの特長を有
する。
イヤモンドを膜状に作ることは不可能であったことを考
えると、その工業的応用である電子装置を多量に作るこ
とができる、生産スピードも膜形成スピードが大である
ことより、大きくすることができる等の多くの特長を有
する。
本発明の応用としては１つの発光素子を作る場合を主
として示した。しかし同一基板上に複数のダイヤモンド
を用いた電子装置を作り、電極を形成した後適当な大き
さにスクライブ、ブレイクをし、１つづつ単体または集
積化した電子装置とすることは有効である。さらにかか
る電子装置の一部を発光装置とし、同じダイヤモンドを
用いてまたこの上または下側のシリコン半導体を用いて
ダイオード、トランジスタ、抵抗、コンデンサを一体化
して作り、複合化した集積化電子装置を構成せしめるこ
とは有効である。
として示した。しかし同一基板上に複数のダイヤモンド
を用いた電子装置を作り、電極を形成した後適当な大き
さにスクライブ、ブレイクをし、１つづつ単体または集
積化した電子装置とすることは有効である。さらにかか
る電子装置の一部を発光装置とし、同じダイヤモンドを
用いてまたこの上または下側のシリコン半導体を用いて
ダイオード、トランジスタ、抵抗、コンデンサを一体化
して作り、複合化した集積化電子装置を構成せしめるこ
とは有効である。
本発明において、ダイヤモンドを作るためにＣ−OH結
合を有せしめることが有効であり、CH3OH,C2H5OHのみで
なく、その変形としてC6（OH）6,C6H3（OH）３等のＣ＝
Ｃ結合とＣ−OH結合とを有するベンゼン環をもっている
もの、またCH3OHとC2H4との混合気体、即ちＣ＝Ｃ結合
とＣ−OH結合とを有する気体を混合して用い、これらと
水素とを混合して用いてもよい。するとさらに成膜速度
を２〜５倍とすることができる。しかし使用気体の価格
が高価になるという欠点を有する。
合を有せしめることが有効であり、CH3OH,C2H5OHのみで
なく、その変形としてC6（OH）6,C6H3（OH）３等のＣ＝
Ｃ結合とＣ−OH結合とを有するベンゼン環をもっている
もの、またCH3OHとC2H4との混合気体、即ちＣ＝Ｃ結合
とＣ−OH結合とを有する気体を混合して用い、これらと
水素とを混合して用いてもよい。するとさらに成膜速度
を２〜５倍とすることができる。しかし使用気体の価格
が高価になるという欠点を有する。
本発明において、Ｃ−OHI結合を有することはきわめ
て実験的には重要であった。即ち、従来公知のCH4とCO
またはCO2とを混合し、さらにそれと水素を混合した場
合、見掛け上C,O,Hを有しあたかもＣ−OH結合があるよ
うにみえる。しかしプラズマ中ではこのようにしていれ
るとそれぞれのC,O,Hが原子単体として存在しやすく、O
H、Ｃ−OH基としては存在しにくいらしい。そのため、
Ｏのエッチング効果がきわめて敏感かつ強く作用し、や
はり成膜されたダイヤモンド中に鉄分が入ってしまう。
本発明は、ダイヤモンド結晶の自形面を作る成膜時間が
従来の方法に比べてきわめて小さく、量産性が大変優れ
ている。本発明方法においては、プラズマ中でOH基また
はH2Oのラジカルが生まれており、反応容器をエッチン
グするほどは強くなく、かつグラファイト成分をエッチ
ング除去するのには最適であるためかもしれない。
て実験的には重要であった。即ち、従来公知のCH4とCO
またはCO2とを混合し、さらにそれと水素を混合した場
合、見掛け上C,O,Hを有しあたかもＣ−OH結合があるよ
うにみえる。しかしプラズマ中ではこのようにしていれ
るとそれぞれのC,O,Hが原子単体として存在しやすく、O
H、Ｃ−OH基としては存在しにくいらしい。そのため、
Ｏのエッチング効果がきわめて敏感かつ強く作用し、や
はり成膜されたダイヤモンド中に鉄分が入ってしまう。
本発明は、ダイヤモンド結晶の自形面を作る成膜時間が
従来の方法に比べてきわめて小さく、量産性が大変優れ
ている。本発明方法においては、プラズマ中でOH基また
はH2Oのラジカルが生まれており、反応容器をエッチン
グするほどは強くなく、かつグラファイト成分をエッチ
ング除去するのには最適であるためかもしれない。
第１図は本発明のダイヤモンドを形成するための有磁場
マイクロ波装置の１例を示す。 第２図は本発明により作られるダイヤモンドのレーザラ
マン分光データを示す。 第３図は本発明方法を用いたダイヤモンド発光素子の作
製工程およびその縦断面図を示す。 第４図は本発明で得られるダイヤモンドの結晶構造を示
す。 第５図は本発明で得られるダイヤモンドのXRDのチャー
トを示す。 １……基板 17,17′……外部磁界 18……マイクロ波電源 19……反応室
マイクロ波装置の１例を示す。 第２図は本発明により作られるダイヤモンドのレーザラ
マン分光データを示す。 第３図は本発明方法を用いたダイヤモンド発光素子の作
製工程およびその縦断面図を示す。 第４図は本発明で得られるダイヤモンドの結晶構造を示
す。 第５図は本発明で得られるダイヤモンドのXRDのチャー
トを示す。 １……基板 17,17′……外部磁界 18……マイクロ波電源 19……反応室
Claims (1)
- 【請求項１】反応室にマイクロ波エネルギを供給する手
段と前記反応室に外側より磁場を供給する手段とにより
共鳴領域を前記反応室に有せしめ、前記反応室にＣ−OH
基を有する炭化物気体と水素とをＣ−OH基を有する気体
／水素＝40〜200体積％で混入し、かつ反応圧力0.03〜3
torr、基板温度は200〜1000℃、マイクロ波を2KW以上の
出力で供給して、基板上にダイヤモンドを形成すること
を特徴とするダイヤモンドの作製方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14355589A JP2761756B2 (ja) | 1989-06-05 | 1989-06-05 | ダイヤモンドの作製方法 |
| US07/523,408 US5106452A (en) | 1989-06-05 | 1990-05-15 | Method of depositing diamond and diamond light emitting device |
| DE69024705T DE69024705T2 (de) | 1989-06-05 | 1990-05-31 | Verfahren zur Ablagerung von Diamant und Vorrichtung aus Diamant zur Lichtemission |
| EP90305919A EP0402039B1 (en) | 1989-06-05 | 1990-05-31 | Method of depositing diamond and diamond light emitting device |
| US08/322,379 US5500539A (en) | 1989-06-05 | 1994-10-13 | Method of depositing diamond and diamond light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14355589A JP2761756B2 (ja) | 1989-06-05 | 1989-06-05 | ダイヤモンドの作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH038796A JPH038796A (ja) | 1991-01-16 |
| JP2761756B2 true JP2761756B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=15341466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14355589A Expired - Fee Related JP2761756B2 (ja) | 1989-06-05 | 1989-06-05 | ダイヤモンドの作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2761756B2 (ja) |
-
1989
- 1989-06-05 JP JP14355589A patent/JP2761756B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH038796A (ja) | 1991-01-16 |
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