JP2780494B2 - 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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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、熱伝導度が全物質中、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、熱伝導度が全物質中、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。
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。
【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／ｃｍ2
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／ｃｍ2
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２０〜１００Åの
間隔を隔てて直径２０〜３０Åの耐食材からなるアイラ
ンドを付着させる工程と、前記アイランドを残して前記
Ｓｉ基板を１０Å以上の深さにエッチングする工程と、
前記Ｓｉ基板に付着した前記アイランドを除去する工程
と、前記Ｓｉ基板上にＣＶＤ法によりダイヤモンド皮膜
を形成する工程とからなることを要旨とする。
ヤモンド膜形成方法は、Ｓｉ基板上に２０〜１００Åの
間隔を隔てて直径２０〜３０Åの耐食材からなるアイラ
ンドを付着させる工程と、前記アイランドを残して前記
Ｓｉ基板を１０Å以上の深さにエッチングする工程と、
前記Ｓｉ基板に付着した前記アイランドを除去する工程
と、前記Ｓｉ基板上にＣＶＤ法によりダイヤモンド皮膜
を形成する工程とからなることを要旨とする。
【００１８】Ｓｉ基板表面に付着させる耐食材はＳｉ基
板のエッチング液に対して耐食性を有しかつＳｉ基板に
スポット状に付着してアイランドを形成するものであれ
ば、合成樹脂、金属等いかなる物質でもよく、特に真空
蒸着が可能な金属が好適である。金属であれば、Ｓｉ基
板のエッチング液に対して耐食性を有し、かつ真空蒸着
によりＳｉ基板上にスポット状に蒸着する金属であれば
良く、例えばＡｕ、Ａｇ、Ａｌ等を用いることができ
る。
板のエッチング液に対して耐食性を有しかつＳｉ基板に
スポット状に付着してアイランドを形成するものであれ
ば、合成樹脂、金属等いかなる物質でもよく、特に真空
蒸着が可能な金属が好適である。金属であれば、Ｓｉ基
板のエッチング液に対して耐食性を有し、かつ真空蒸着
によりＳｉ基板上にスポット状に蒸着する金属であれば
良く、例えばＡｕ、Ａｇ、Ａｌ等を用いることができ
る。
【００１９】Ｓｉ基板に付着させるアイランドの直径を
２０〜３０Åとしたのは、直径が２０Å未満であると、
Ｓｉ基板のエッチングの際に周囲からの腐食によりアイ
ランドとして残らないからであり、３０Åを越えると所
望の間隔を保つことができないからである。
２０〜３０Åとしたのは、直径が２０Å未満であると、
Ｓｉ基板のエッチングの際に周囲からの腐食によりアイ
ランドとして残らないからであり、３０Åを越えると所
望の間隔を保つことができないからである。
【００２０】また、アイランドの間隔を２０〜１００Å
としたのは、２０Å未満であると、充分なエッチング深
さが得られないからであり、１００Åを越えると所望の
核発生密度が得られないからである。また、Ｓｉ基板の
エッチング深さを１０Å以上としたのは、エッチング深
さが１０Å未満であると、ダイヤモンド核が発生しなく
なるからである。
としたのは、２０Å未満であると、充分なエッチング深
さが得られないからであり、１００Åを越えると所望の
核発生密度が得られないからである。また、Ｓｉ基板の
エッチング深さを１０Å以上としたのは、エッチング深
さが１０Å未満であると、ダイヤモンド核が発生しなく
なるからである。
【００２１】直径２０〜３０Åの耐食材アイランドをＳ
ｉ基板の上に２０〜１００Åの間隔を隔ててスポット状
に付着させるには、例えば耐食材として金属を用いた場
合、高速シャッタを備えた真空蒸着装置を用いる。例え
ば、蒸着金属としてＡｕを用いた場合、高速シャッタの
開閉により、０．３秒間の蒸着を行う。
ｉ基板の上に２０〜１００Åの間隔を隔ててスポット状
に付着させるには、例えば耐食材として金属を用いた場
合、高速シャッタを備えた真空蒸着装置を用いる。例え
ば、蒸着金属としてＡｕを用いた場合、高速シャッタの
開閉により、０．３秒間の蒸着を行う。
【００２２】Ｓｉ基板のエッチングは従来から公知のエ
ッチング液を用い、所望のエッチング深さが得られるよ
うに、エッチング時間を調節して行う。エッチング処理
後のアイランドの除去は、溶解除去することが望まし
く、例えば耐食材としてＡｕを用いた場合は、Ｉ2（１
０ｇ）＋ＫＩ（４０ｇ）＋Ｈ2Ｏ（４０ｍｌ）のエッチ
ング液を用いる。また、耐食金属にＡｇを用いた場合
は、Ｆｅ（ＮＯ3）3（５５ｇ）＋エチレングリコール
（１００ｍｌ）＋Ｈ2Ｏ（２５ｍｌ）のエッチング液
を、Ａｌを用いた場合は、７６Ｈ3ＰＯ4＋４ＨＮＯ3＋
１５ＣＨ3ＣＯＯＨ＋５Ｈ2Ｏのエッチング液を用いる。
ッチング液を用い、所望のエッチング深さが得られるよ
うに、エッチング時間を調節して行う。エッチング処理
後のアイランドの除去は、溶解除去することが望まし
く、例えば耐食材としてＡｕを用いた場合は、Ｉ2（１
０ｇ）＋ＫＩ（４０ｇ）＋Ｈ2Ｏ（４０ｍｌ）のエッチ
ング液を用いる。また、耐食金属にＡｇを用いた場合
は、Ｆｅ（ＮＯ3）3（５５ｇ）＋エチレングリコール
（１００ｍｌ）＋Ｈ2Ｏ（２５ｍｌ）のエッチング液
を、Ａｌを用いた場合は、７６Ｈ3ＰＯ4＋４ＨＮＯ3＋
１５ＣＨ3ＣＯＯＨ＋５Ｈ2Ｏのエッチング液を用いる。
【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Ａｕ等の耐食材を用い真空蒸着により直径
２０〜３０Åのアイランド２をＳｉ基板の上に２０〜１
００Åの間隔を隔ててスポット状に付着させる。次に、
工程ＣにおいてＳｉ基板１のエッチング液を用いて、ア
イランド２を残してＳｉ基板１をエッチングし、エッチ
ング深さ１０Å以上のエッチング溝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Ａｕ等の耐食材を用い真空蒸着により直径
２０〜３０Åのアイランド２をＳｉ基板の上に２０〜１
００Åの間隔を隔ててスポット状に付着させる。次に、
工程ＣにおいてＳｉ基板１のエッチング液を用いて、ア
イランド２を残してＳｉ基板１をエッチングし、エッチ
ング深さ１０Å以上のエッチング溝３を形成する。
【００２５】続いて、工程Ｄにおいてアイランド２のエ
ッチング液を用いアイランド２を除去すると、エッチン
グ溝３とアイランド２の付着跡との間に段差部が多数形
成される。工程Ｅ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にはエッチング溝３とアイ
ランド２の付着跡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、
４×１０12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。
ッチング液を用いアイランド２を除去すると、エッチン
グ溝３とアイランド２の付着跡との間に段差部が多数形
成される。工程Ｅ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にはエッチング溝３とアイ
ランド２の付着跡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、
４×１０12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、真空蒸着装置を用いＳｉ基板表面にＡｕ蒸着し、
Ｓｉ基板表面にアイランドを形成した。Ａｕの真空蒸着
は高速シャッタを用い、０．３秒間行った。Ｓｉ基板の
表面に形成されたＡｕのアイランドは直径が平均２５Å
であり、アイランド同志の間隔は２０〜１００Åであっ
た。
本発明の効果を明らかにする。Ｓｉ基板をＲＣＡ洗浄し
た後、真空蒸着装置を用いＳｉ基板表面にＡｕ蒸着し、
Ｓｉ基板表面にアイランドを形成した。Ａｕの真空蒸着
は高速シャッタを用い、０．３秒間行った。Ｓｉ基板の
表面に形成されたＡｕのアイランドは直径が平均２５Å
であり、アイランド同志の間隔は２０〜１００Åであっ
た。
【００２７】続いて、このＳｉ基板表面に２５℃のＳｉ
基板のエッチング液（ＨＦ：ＨＮＯ 3：ＣＨ3ＣＯＯＨ＝
１：３：８）を２５秒間作用させ、深さ２５Åのエッチ
ング溝を形成した。続いて、Ｉ2（１０ｇ）＋ＫＩ（４
０ｇ）＋Ｈ2Ｏ（４０ｍｌ）のエッチング液を用い、Ａ
ｕからなるアイランドを溶解除去して、エッチング溝と
アイランドの付着跡との間に多数の段差部を形成した。
基板のエッチング液（ＨＦ：ＨＮＯ 3：ＣＨ3ＣＯＯＨ＝
１：３：８）を２５秒間作用させ、深さ２５Åのエッチ
ング溝を形成した。続いて、Ｉ2（１０ｇ）＋ＫＩ（４
０ｇ）＋Ｈ2Ｏ（４０ｍｌ）のエッチング液を用い、Ａ
ｕからなるアイランドを溶解除去して、エッチング溝と
アイランドの付着跡との間に多数の段差部を形成した。
【００２８】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。
【００２９】Ｓｉの部分エッチングを行った基板１を基
板ホルダ１３にセットした後、埋め込みヒータ１４とＴ
ａ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５００ｃｃ／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。
板ホルダ１３にセットした後、埋め込みヒータ１４とＴ
ａ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５００ｃｃ／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。
【００３０】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に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に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。
【００３１】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４×１０12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２００〜８００Å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４×１０12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２００〜８００Å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。
【００３２】
【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２０〜１００Åの間隔を隔てて直径２０〜３０Å
の耐食材からなるアイランドを付着させた後、前記アイ
ランドを残してＳｉ基板を１０Å以上の深さにエッチン
グし、Ｓｉ基板に付着したアイランドを除去することに
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２０〜１００Åの間隔を隔てて直径２０〜３０Å
の耐食材からなるアイランドを付着させた後、前記アイ
ランドを残してＳｉ基板を１０Å以上の深さにエッチン
グし、Ｓｉ基板に付着したアイランドを除去することに
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 アイランド ３ Ｓｉ基板のエッチング溝 ４ ダイヤモンド核 ５ ダイヤモンド膜 ８ ＣＨ4ガス ９ Ｈ2ガス １０ 真空反応室 １１ Ｔａフィラメント １３ 基板ホルダ １４ 埋め込みヒータ １６ 排気ポンプ
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｓｉ基板上に２０〜１００Åの間隔を隔
てて直径２０〜３０Åの耐食材からなるアイランドを付
着させる工程と、前記アイランドを残して前記Ｓｉ基板
を１０Å以上の深さにエッチングする工程と、前記Ｓｉ
基板に付着した前記アイランドを除去する工程と、前記
Ｓｉ基板上にＣＶＤ法によりダイヤモンド皮膜を形成す
る工程とからなることを特徴とするＣＶＤ法によるＳｉ
基板へのダイヤモンド膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP530391A JP2780494B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP530391A JP2780494B2 (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 |
|---|---|
| JPH04240188A JPH04240188A (ja) | 1992-08-27 |
| JP2780494B2 true JP2780494B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=11607494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP530391A Expired - Fee Related JP2780494B2 (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) | JP2780494B2 (ja) |
-
1991
- 1991-01-21 JP JP530391A patent/JP2780494B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04240188A (ja) | 1992-08-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |