JP3176493B2 - 高配向性ダイヤモンド薄膜の形成方法 - Google Patents

高配向性ダイヤモンド薄膜の形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はトランジスタ、ダイオー
ド及びセンサ等の電子部品又は電子デバイス、ヒートシ
ンク、表面弾性波素子、Ｘ線窓並びに光学材料及びその
コーティング等に使用される高配向性ダイヤモンド薄膜
をマイクロ波プラズマ化学気相蒸着法により合成する高
配向性ダイヤモンド薄膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは耐熱性が優れていると共
に、バンドギャップが大きく、通常は絶縁体であるが、
不純物を添加すれば半導体となる。また、絶縁破壊電圧
及び飽和ドリフト速度が極めて大きいと共に、誘電率が
小さいという特長がある。このような特長のために、ダ
イヤモンドは高温・高周波・高電界用の電子部品及び電
子デバイス材料として極めて有用である。
【０００３】電子デバイスにおいて、ダイヤモンドの優
れた特性を最大限に活用するためには、不純物制御され
た高品質の単結晶を合成することが重要である。しか
し、従来の高温高圧合成によって得られる単結晶ダイヤ
モンドは、サイズに制限があり、不純物の制御も不可能
である。また、高温高圧合成とは別にダイヤモンドの合
成方法として、マイクロ波化学気相蒸着法、熱フィラメ
ント法、直流プラズマ化学気相蒸着法及び燃焼法等の気
相合成法も知られている。気相合成は不純物制御に有利
であるばかりでなく、薄膜状のダイヤモンドを得ること
ができるため、電子材料用のダイヤモンド合成への応用
が期待されている。従来、ダイヤモンド以外の基板を用
いたダイヤモンドの気相合成を行った場合には、高密度
の粒界を含む多結晶ダイヤモンドしか得られなかった
が、近年、成膜直前に基板に負の直流電界を印加しつつ
プラズマ中に一定時間曝し、その後通常の合成を行うこ
とにより、単結晶シリコン基板上に、基板の結晶方位を
強く受け継いだ高配向性ダイヤモンド薄膜を気相合成で
きることが提案されている（S.D.Wolter, B.R.Stoner,a
nd J.T.Glass, Applied Physics Letters， Vol.62, p
p.1215-1217(1993)、並びに、X.Jiang and C.P.Klages,
Diamond and Related Materials, Vol.2, pp.1112-111
3(1993)）。これにより、電子デバイスに利用可能な大
面積及び高品質なダイヤモンド薄膜を作製できる可能性
がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記２
件の文献に記載された従来の高配向性ダイヤモンド薄膜
の形成方法は以下に示す問題点を有する。
【０００５】（１）即ち、この従来技術に開示された高
配向性ダイヤモンド薄膜の形成方法によれば、シリコン
基板上には配向度が低い多結晶ダイヤモンドが先ず形成
され、気相合成時間が長くなるに従って配向度が高ま
る。従って、電子デバイス材料としての利用に耐え得る
高品質の高配向性薄膜を形成するためには、２０〜５０
μｍ以上の厚さを有する高配向性ダイヤモンド薄膜を形
成することが必要である。このためには、少なくとも、
１〜２日間連続して合成処理することが必要であり、製
造コストが高くなると共に、多くの電子デバイスに要求
される数μｍ、又は数分の１μｍ単位での膜厚制御が困
難である。
【０００６】（２）また、この従来の高配向性ダイヤモ
ンド薄膜は、従来の多結晶ダイヤモンド薄膜と比較すれ
ば大幅に高品質となったが、それでも完全にその膜中か
ら粒界が除去されたわけではない。電子材料として使用
するためには、粒界密度がより一層低減された表面の平
滑な薄膜を気相合成する必要がある。
【０００７】（３）更に、この従来の高配向性ダイヤモ
ンド薄膜は、強く（１００）面が配向したダイヤモンド
薄膜を形成するために、通常のダイヤモンド気相合成と
はかなり異なった条件で薄膜を形成している。従って、
その結晶粒内及び表面の欠陥密度が高く、膜内及び膜表
面の電気特性に悪影響を及ぼしている。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、薄くて高品質の高配向性ダイヤモンド薄膜
を形成でき、製造コストを低減することができる高配向
性ダイヤモンド薄膜の形成方法を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高配向性ダ
イヤモンド薄膜の形成方法は、単結晶基板表面をクリー
ニングした後、１０-6Torr以下の高真空中に室温以上及
び８００℃以下の温度で１５分間以上放置し、基板表面
に吸着したガス分子を離脱させる工程と、前記単結晶基
板表面を炭素含有プラズマで処理する工程と、前記基板
とプラズマとの間に電界を印加することにより電流を一
定時間流してダイヤモンド薄膜合成のための核形成を行
う工程と、前記基板に対して結晶方位が配向した高配向
性ダイヤモンド粒子又は薄膜を合成する工程とを有する
ことを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明においては、マイクロ波プラズマ化学気
相蒸着法において単結晶基板表面を炭素含有プラズマで
処理し、基板内部へ炭素成分が拡散することの妨げとな
る障壁を形成した後、基板−プラズマ間に電界を印加す
ることにより電流を一定時間流して高密度の核形成を行
い、その後高配向性ダイヤモンド粒子又は薄膜を合成す
る。電界印加処理により形成されたダイヤモンドの結晶
核が基板表面の結晶性を受け継いでいるため、結晶方位
が高度に揃った（配向した）高配向性ダイヤモンド粒子
又は薄膜を合成することができる。
【００１１】この場合に、基板表面には、通常、大気中
の窒素、酸素及び水等の分子が物理的又は化学的に吸着
している。また、高配向性ダイヤモンド薄膜の形成に特
に重要であるシリコン基板を用いた場合、その表面には
大気中の酸素と反応したシリコン酸化物層が存在する。
これらの分子状の酸化物又は酸化物層が存在したまま基
板表面の炭化処理を開始すると、これらの酸化物が障害
となって、炭化層の配向が基板の結晶方位からはずれた
り、炭化層に欠陥が生じ、ひいては後工程で蒸着するダ
イヤモンドの配向が乱れる原因となる。
【００１２】この問題点を解決するためには、先ず、例
えばシリコン基板の場合、表面を予め希釈したフッ酸で
洗浄するか、又はフッ素を含むガスのプラズマでエッチ
ングする等により単結晶基板表面をクリーニングする。
次に、１０-6Torr以下の高真空中で室温以上及び８００
℃以下の温度で１５分間以上放置すると、吸着分子が離
脱し、規則的なシリコン結晶表面が出現する。このよう
に清浄な基板表面では、シリコン結晶表面にエピタキシ
ャルにシリコン炭化層が成長し、欠陥も生じないので、
後工程で蒸着するダイヤモンドの配向が極めて高度に揃
う。基板温度を室温以下にすると、分子の離脱より吸着
が起こる。また、基板温度が８００℃より高温では、シ
リコン基板表面がシリコン原子の熱運動のために平坦で
はなくなり、エピタキシャルなシリコン炭化層及びダイ
ヤモンド層が成長しない。
【００１３】単結晶基板表面を炭素含有プラズマで炭化
処理する目的は、使用する単結晶基板上に単結晶炭化物
層を形成するためであるが、その形成過程で、同時にア
モルファスカーボン及びグラファイトが形成される。こ
のアモルファスカーボン及びグラファイトは基板と方位
関係を持たないため、高配向性ダイヤモンド薄膜の合成
に悪影響を与える。そこで、請求項２のように、電界印
加に先立ち、水素、酸素、塩素若しくはフッ素を含むガ
ス、又はヘリウム、ネオン若しくはアルゴン等の不活性
ガスによるプラズマに一定時間曝し、この残留アモルフ
ァスカーボン及びグラファイトを取り除くことにより、
高品質な高配向性ダイヤモンド薄膜を合成することが好
ましい。
【００１４】ダイヤモンドの気相合成中、基板表面はプ
ラズマ中から炭素原子を取り込み、炭素過剰になった
後、ダイヤモンドの核発生が始まる。しかし、基板表面
はプラズマ中の高エネルギーイオンの衝突によりダメー
ジを受け、表面に無数の欠陥が生じることになるので、
ダイヤモンド核の配向度が低下する。そこで、ダイヤモ
ンド膜の気相合成開始後、できるだけ早くダイヤモンド
核の発生が生じることが望ましい。この問題を解決する
ためには、請求項３に記載のように、基板表面を熱力学
的平衡状態で生成する安定相よりも炭素成分を過剰にす
ることが好ましい。即ち、例えば、単結晶シリコンを基
板に用いた場合、基板表面の炭化処理において、シリコ
ン基板表面をＳｉ：Ｃ＝１：１よりＣ過剰にすればよ
い。これにより、過剰に存在する炭素原子がダイヤモン
ド気相合成後、直ちに基板表面に拡散し、ダイヤモンド
核となる。これにより、基板表面がプラズマに曝される
時間が短縮されるので、プラズマダメージが少ない基板
上にダイヤモンド核が発生することになり、ダイヤモン
ド粒子及び膜の配向性が向上する。
【００１５】プラズマに対して基板に一定時間電界を印
加し、核形成する工程においては、電界の印加によりダ
イヤモンドの合成に重要な活性な正イオンが多数引き寄
せられ、且つ適度なエネルギーをもって衝突するため、
基板上の表面拡散が促進される。しかし、電界印加中に
はエピタキシャル核の他、アモルファスカーボン及びグ
ラファイトに加えて、基板と方位関係がないダイヤモン
ドも形成される。これらは、合成される高配向性ダイヤ
モンドの膜質に悪影響を与える。そこで、請求項４のよ
うに、電界印加時にガスとして水素希釈した炭化水素と
共に、水素、酸素、塩素若しくはフッ素を含む反応性ガ
ス、又はヘリウム、ネオン若しくはアルゴン等の不活性
ガスを用いることにより、基板の結晶方位性を受け継い
だ高配向性ダイヤモンドよりも結合力が弱いアモルファ
スカーボン及びグラファイトと、基板と方位関係がな
く、欠陥密度が高いダイヤモンドとを選択的に取り除
き、高品質の高配向性ダイヤモンド薄膜を得ることがで
きる。特に、不活性ガスを添加した場合、基板表面での
エネルギーの交換度が高いため、ダイヤモンド核の配向
度が上昇する。
【００１６】従来技術における高配向性ダイヤモンド薄
膜の合成においては、プラズマに対して基板に一定時間
電界を印加し、核形成する工程において、２％の水素希
釈した炭化水素をガスとして用い、バイアス電圧を５〜
９分間印加する。しかし、結晶成長を行う場合、成長速
度は遅いほうが飛来原子が最も安定な原子位置に到達す
ることができるため、好ましい。そこで、請求項５に記
載のように、低濃度の炭化水素ガスを使用することが好
ましい。これにより、ダイヤモンドの形成を、最も安定
である配向面に限定することができる。このため、得ら
れる高配向性ダイヤモンド薄膜の配向度は上昇する。一
方、バイアス印加時間は炭化水素濃度の低下に伴い長く
なり、１０分以上必要である。また、バイアス印加時間
の上限は二次的なダイヤモンド粒子の発生を防ぐため、
９０分以下が適当である。
【００１７】この場合に、炭化水素濃度が２％を超える
と成長速度が大きすぎて、配向度が低下する。逆に、炭
化水素濃度が０．１％未満と低すぎると、ダイヤモンド
膜が成長しない。このため炭化水素は０．１〜２％に水
素希釈することが好ましい。また、ガス圧は低ければ低
い程好ましい。ガス圧が３０Torrを超えて高すぎると電
界印加効果がなくなるのみならず、成長速度が増し、配
向度が低下する。ガス圧が１Torr未満と低すぎると、ダ
イヤモンド膜の成長が起こらず、また電界印加効果が効
きすぎて、成長する粒子も取除かれる。このため、ガス
圧は１〜３０Torrが好ましい。更に、基板温度が１１０
０℃を超えるとダイヤモンドはグラファイトに転移して
しまう。逆に、基板温度が４００℃未満では基板表面で
の分子拡散が困難となり、配向度が低下する。更にま
た、基板印加電圧が−１００Ｖ未満では核発生が生じな
い。基板印加電圧が−３５０Ｖを超えると、形成された
核に損傷が入り、配向度が低下する。
【００１８】従来のマイクロ波化学気相蒸着法を用いた
ダイヤモンドの気相合成においては、メタン濃度が１％
程度で表面形態は（１００）面が主となる。本願発明者
等は、より高濃度のメタンに酸素を高濃度に添加するこ
とにより、ほぼ（１００）配向した膜が得られることを
実験的に見出した。これは、高濃度メタンにより（１０
０）面の成長が促進され、同時に加速される他の面の成
長をやはり高濃度に添加した酸素のエッチング作用で抑
制し、丁度（１００）面のみが成長する条件が実現され
ているためと考えられる。そこで、この条件を、基板表
面の炭素含有プラズマによる処理工程と、電界印加によ
る核形成に続いて、高配向性ダイヤモンド薄膜を合成す
る工程に適用することにより、単結晶シリコン基板（１
００）面上にエピタキシャル的に生じた（１００）面の
核のみを成長させることができ、合成を続けることによ
ってほぼ完全に（１００）配向した膜が得られる。
【００１９】また、請求項７に記載のように、酸素のか
わりにヘリウム、ネオン若しくはアルゴン等の不活性ガ
スを添加すると、プラズマの状態がより活性化し、表面
形態が（１１１）から（１００）が主となると報告され
ている。よってこの条件によっても単結晶シリコン基板
（１００）面上に（１００）配向したダイヤモンド薄膜
を得ることができる。ハロゲン含有ガスを添加すると、
プラズマ中で分解されたハロゲンのエッチング作用によ
り、基板にエピタキシャル的に生じていない不安定な核
等がエッチングされ、結果として（１００）面のみが成
長すると考えられる。
【００２０】請求項８に記載のように、高配向性ダイヤ
モンド薄膜を合成する際にボロンを気相中に添加する
と、表面の平滑性及び薄膜の結晶性が向上する。これ
は、ボロンを気相中に添加することによりダイヤモンド
薄膜表面での炭素原子又はダイヤモンドを形成するなん
らかの前駆体の表面移動度が大きくなり、薄膜表面の凹
凸がある部分、特に粒界の部分に炭素原子が埋め込ま
れ、表面がより平滑になったり、結晶欠陥密度が低下す
るためと考えられる。
【００２１】なお、高配向性ダイヤモンド薄膜を合成す
るための基板には、種々の単結晶が有用である。しか
し、単結晶シリコンは、表面に炭化硅素をエピタキシャ
ル成長することが容易であり、且つその上にダイヤモン
ドをエピタキシャル成長することができるという利点が
ある。これらの高配向性ダイヤモンド薄膜と単結晶シリ
コンとの組み合わせは、単結晶シリコンの結晶構造がダ
イヤモンドと同一である点と、共有結合性の結晶である
点で共通しており、基板の情報を受け継ぎ易い。また、
炭化硅素はダイヤモンドの核形成段階において表面の炭
素成分がシリコン基板内に拡散することを抑制し、基板
表面を炭素成分過剰の状態に保つことができる。
【００２２】単結晶シリコン基板とエピタキシャル関係
にあり、且つ炭素成分に対する拡散障壁という作用に関
しては、単結晶シリコン基板上に形成されたニッケルシ
リサイド、コバルトシリサイド、チタンシリサイド、タ
ンタリムシリサイド、タングステンシリサイド等の種々
のシリサイドも同様である。このため、請求項１０に記
載のように、単結晶シリコン基板の表面に、ニッケルシ
リサイド等のシリサイドをエピタキシャル成長させて
も、前述と同様の効果が得られる。
【００２３】請求項１１に記載の単結晶のニッケル及び
コバルトの基板材料としての有効性はダイヤモンドと格
子定数が近く、エピタキシャル成長に有利であることに
ある。これらの物質に対しては、炭素の拡散効率が非常
に高く、基板表面を炭素成分過剰に保つことが困難とさ
れてきたが、予め、基板表面を炭素含有プラズマで処理
し、温度条件を精密に制御することで、問題を回避する
ことができる。また、単結晶銅の基板材料としての有効
性はダイヤモンドと格子定数が近く、エピタキシャル成
長に有利である点のみならず、炭化物を形成せず、容易
にその表面を炭素成分過剰にすることができる点にもあ
る。従って、基板の結晶構造を直接的にダイヤモンド薄
膜に反映できる。
【００２４】基板を反応器中で保持する基板支持台の材
質も高配向性ダイヤモンドの形成に大きな影響を及ぼ
す。そこで、請求項１２に記載のように、モリブデンを
含有する材料で作られた基板支持台で前記基板の側面を
囲むようにして、基板をダイヤモンド合成装置の反応チ
ャンバ内に設置すると、ダイヤモンドの析出速度が増大
する。その理由としては、モリブデンが、ダイヤモンド
の析出を妨げる化学種、即ちラジカル種を低減する作用
があるためと考えられる。本発明では、基板支持台がダ
イヤモンドの析出を促進する金属であるモリブデンを含
有し、この促進性金属を含有する材料が基板により近い
位置にあるので、基板表面でのダイヤモンド析出速度増
大の効果が更に大きくなる。
【００２５】請求項１３のように、基板支持台をダイヤ
モンドで被覆することも高配向性ダイヤモンドの形成に
有用である。ダイヤモンドは金属よりも電子放出の効率
が高いので、基板支持台表面の一部又は全部がダイヤモ
ンドで被覆されていると、核形成段階において電界を印
加する際にプラズマとの電荷のやりとりがより効果的に
行われる。その結果、ダイヤモンドの核発生の効率が増
大すると共に、非ダイヤモンド炭素成分がより選択的に
除去される。基板支持台をダイヤモンドで被覆する方法
としては、ダイヤモンドのろう付け又は基板支持台表面
に直接ダイヤモンドを気相合成する方法がある。
【００２６】核形成段階において電界を印加する際に、
基板表面と基板支持台表面との間に高低差があると、そ
の段差部分を中心にして電界の分布がゆがめられる。そ
の結果、基板上で核発生密度が不均一となり、配向性ダ
イヤモンド薄膜の配向性が劣化する。従って、請求項１
４に記載のように、基板表面と基板支持台表面との高低
差を極力小さくすることが好ましい。その差は、プラズ
マの発光中心から基板支持台表面までの距離の１０％以
下であることが望ましい。
【００２７】また、高配向性ダイヤモンド薄膜の合成に
石英管型マイクロ波プラズマ化学気相蒸着法ダイヤモン
ド薄膜合成装置を用いる場合、反応器とマイクロ波の導
波管が直交した構造を有しており、その交差部に基板支
持台が設置される。この場合に、基板支持台面と導波管
の底面との間に高低差があると、その段差部分でマイク
ロ波の進行が乱され、プラズマの形状が歪む。従って、
請求項１５に記載のように、その高低差を極力小さくす
ることが好ましい。その差は、導波管高さの２０％以下
であることが望ましい。
【００２８】また、請求項１６に記載のように、高配向
性ダイヤモンド薄膜の形成後、基板を除去し、更に基板
と高配向性ダイヤモンド薄膜との界面に形成された多結
晶ダイヤモンド薄膜の一部又は全部をプラズマエッチン
グにより除去することも、高配向性ダイヤモンド薄膜の
特性を向上させるために有用である。基板と高配向性ダ
イヤモンド薄膜との界面に形成された多結晶ダイヤモン
ド薄膜には粒界及び欠陥が多く含まれている。また、こ
の多結晶ダイヤモンド薄膜層は基板の影響のために大き
な内部応力も有している。この歪みが高配向性ダイヤモ
ンド薄膜に応力を発生させる要因となる。この多結晶ダ
イヤモンド薄膜層を除去することにより、平滑な半導体
ダイヤモンド薄膜の移動度が向上することが判明した。
酸素ガスを用いたプラズマエッチング等が、前記多結晶
ダイヤモンド薄膜層の除去に有効である。このようにし
て得られた高配向性ダイヤモンド薄膜中の電荷の移動度
は除去する前の値よりも数倍大きくなっていることが実
験的にも確認された。
【００２９】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。
【００３０】実施例１ 図１は本実施例方法により、基板に電界を印加してダイ
ヤモンドを合成する際に使用した石英管型マイクロ波化
学気相蒸着装置の概略を示す。図１に示すように、この
石英管型マイクロ波化学気相蒸着装置は、チャンバ６内
に、支持棒９に支持された基板支持台１０がその面を水
平にして配置されている。この基板支持台１０上には、
基板１１が載置されるようになっている。支持棒９の上
下動により基板１１の上下位置が調節されるようになっ
ている。そして、このチャンバ６内の基板１１の近傍に
マイクロ波を照射するためのマイクロ波導波管４がその
長手方向を水平にしてチャンバ６外に設置されている。
この導波管４の一端部には、マイクロ波電源１と、この
マイクロ波電源１から発振されたマイクロ波の反射波が
マイクロ波電源１に入ることを防止するアイソレータ２
と、この反射波が最小となるよう調整するチューナ３と
が設置されている。また、導波管４の他端部には、マイ
クロ波の共振位置を調整するか、又はプラズマ位置を調
整するプランジャ５が配置されている。そして、チャン
バ６の上端部には原料ガスの導入口７が設けられてお
り、その下端部には真空ポンプに連結された排気口８が
設けられている。これにより、排気口８を介してチャン
バ６内を真空排気すると共に、導入口７を介して原料ガ
スをチャンバ６内に供給する。また、チャンバ６内の基
板ホルダ１０の近傍には、平板状の電極１２が基板ホル
ダ１０上の基板１１と対向するように配置されている。
そして、この基板ホルダ１０と対向電極１２とは、外部
の交流電源１４に接続されていて、これにより、基板１
１と電極１２との間には交流電圧が印加されるようにな
っている。
【００３１】このように構成された合成装置において
は、チャンバ６内を所定の減圧下の原料ガス雰囲気に
し、基板１１に交流電圧を印加しつつ、マイクロ波を照
射すると、原料ガスが電離してプラズマ１３が基板１１
の近傍に発生する。これにより、ダイヤモンド粒子が基
板１１上に形成され、高配向性ダイヤモンド薄膜が基板
上に形成される。この装置を用い、以下に示す（ａ）乃
至（ｃ）の条件で高配向性ダイヤモンド薄膜の合成を行
った。なお、基板には方位（１００）の単結晶シリコン
を、基板支持台にはモリブデンを夫々用いた。予め、基
板支持台表面をダイヤモンドコーティングしておいた。
また、基板表面と基板支持台表面との高低差がないよう
に、基板の厚さを調整した。更に、基板（ホルダー）表
面がマイクロ波導波管の底面と同一の高さになるように
設置した。
【００３２】（ａ）電界印加前プラズマ処理 反応ガス ＣＨ4／Ｈ2（１％比） ガス流量 １００sccm 基板温度 ８５０℃ ガス圧 ２５Torr プラズマ処理時間 １２０分（ｂ）電界印加時プラズマ処理 反応ガス ＣＨ4／Ｈ2（０．１〜２％比） ガス流量 １００sccm 基板温度 ４００〜７００℃ ガス圧 ５〜３０Torr 印加電界 −１００〜−３５０Ｖ（直流） 電界印加時間 １０〜９０分 得られたダイヤモンド薄膜は、膜厚が約１０〜６０μｍ
で、表面の９５％が（１００）結晶面で覆われた高配向
性ダイヤモンド薄膜であった。また、薄膜の断面写真か
ら各結晶面の高低差は０．３μｍ以下であることがわか
った。更に、断面写真の解析により、基板とダイヤモン
ド薄膜との間に炭化硅素膜が形成されており、基板上に
炭化硅素膜が、また、炭化硅素膜上にダイヤモンド薄膜
が夫々エピタキシャル成長していることが確認された。
【００３３】電界印加時の諸条件及び電界印加後のメタ
ン、酸素濃度が上記の範囲外の場合、結晶の配向度は１
０％以下に低下した。更に、予め基板支持台表面をダイ
ヤモンドコーティングしない場合、同様の条件でダイヤ
モンドの気相合成を行っても、基板中央付近では核形成
密度が低く、逆に基板エッジ付近では配向度が１０％以
下に低下した。また、基板表面と基板支持台表面との高
低差がプラズマの発光中心から基板支持台表面までの距
離の１０％以上の場合も、配向度に顕著なばらつきが認
められた。更に、基板支持台表面がマイクロ波導波管の
底面と同一の高さになく、その差が導波管高さの２０％
以上の場合、非配向性の多結晶ダイヤモンド薄膜が形成
された。
【００３４】実施例２ 実施例１と同様の合成装置を用い、同様の合成条件で高
配向性ダイヤモンド薄膜の形成を試みた。電界印加前、
電界印加時及び電界印加後の各段階において、０．１〜
０．５％の酸素、０．１％の塩素及び０．１〜１％のフ
ッ素のうち少なくとも１種類を含む反応性ガス、又は
０．０１〜１％のヘリウム、０．０１〜０．１％のネオ
ン及び０．０１〜０．１％のアルゴンのうち少なくとも
１種類を含む不活性ガスを最大体積比で１％気相中に添
加し、その効果を調べた。その結果、これらのガスを用
いない実施例１の場合と同じ膜厚で比較して、高配向性
ダイヤモンド薄膜の配向度が１０〜５０％上昇したこと
が確認された。
【００３５】実施例３ 実施例１と同様の実験を行う際の基板支持台の材質が高
配向性ダイヤモンド薄膜の形成に及ぼす影響を調べた。
形成されたダイヤモンドの膜質をラマン分光のメインピ
ーク半値幅、蛍光バックグラウンドレベル、グラファイ
ト成分比で評価した。その結果、モリブデン、パラジウ
ム、ニッケル、金、白金及び銅を基板支持台材料として
用いた場合には、夫々膜質の向上がみられたのに対し
て、タンタル、タングステン、チタン、クロム及びジル
コニウム製の基板支持台では、膜質が低下した。
【００３６】実施例４ 実施例１と同様の実験を行う際の基板の前処理が高配向
性ダイヤモンド薄膜の形成に及ぼす影響を調べた。炭素
含有プラズマで処理する段階の前に基板表面をフッ酸洗
浄した後、１０-6Torr以下の高真空中に８００℃以下の
温度で１５分間以上放置した。その結果、これらの基板
処理を行わない実施例１の場合と同じ膜厚で比較して、
高配向性ダイヤモンド薄膜の配向度が約１０％上昇した
ことが確認された。上記の条件より真空度が劣る場合、
又は処理時間が１０分以下の場合、実施例１の場合と同
じ膜厚で比較して、高配向性ダイヤモンド薄膜の配向度
に変化はなかった。
【００３７】また、単結晶シリコン基板上にニッケルシ
リサイド、コバルトシリサイド、チタンシリサイド、タ
ンタリムシリサイド及びタングステンシリサイド等のシ
リサイドをエピタキシャル成長した場合、実施例１の場
合と同じ膜厚で比較して、高配向性ダイヤモンド薄膜の
配向度が約３０％上昇した。
【００３８】実施例５ 実施例１と同様に図１に示す装置を用い、下記条件
（ａ）及び（ｂ）で高配向性ダイヤモンド薄膜の合成を
行った。基板として方位（１１１）の単結晶ニッケル、
コバルト又は銅を用いた。基板支持台には白金を用い
た。
【００３９】（ａ）電界印加時のプラズマ処理 反応ガス ＣＨ4／Ｈ2（２％比） ガス流量 １００sccm 基板温度 ９００℃ ガス圧 ２５Torr 印加電界 −２００Ｖ（直流） 電界印加時間 ２０分 得られたダイヤモンド粒子は、粒子表面の９５％が（１
１１）結晶面である高配向性ダイヤモンドであった。更
に、断面写真の解析により、ダイヤモンド粒子が基板に
対してエピタキシャルに成長していることが確認され
た。
【００４０】実施例６ 実施例１と同様に図１に示す装置を用い、以下に示す条
件（ａ）及び（ｂ）で高配向性ｐ型半導体ダイヤモンド
薄膜の合成を行った。基板には方位（１００）の単結晶
シリコンを、基板支持台にはモリブデンを夫々用いた。
【００４１】（ａ）電界印加時のプラズマ処理 反応ガス ＣＨ4／Ｈ2（３％比） ガス流量 １００sccm 基板温度 ７００℃ ガス圧 ２５Torr 印加電界 １５０Ｗ 電界印加時間 １５分 （ｂ）電界印加終了後のプラズマ処理 反応ガス ＣＨ4／Ｈ2（１０％比）、Ｂ2Ｈ6１０ppm添加 Ｏ2（３％比） ガス流量 １００sccm 基板温度 ８２０℃ ガス圧 ６０Torr 合成時間 ２０時間 この結果、表面が平滑で、しかも見かけ上表面には粒界
が存在しない厚さ２０μｍのｐ型半導体高配向性ダイヤ
モンド薄膜層が得られた。基板をフッ酸と硝酸の混合液
でエッチングし、更に残った高配向性ダイヤモンド薄膜
の基板側表面を酸素含有プラズマで３０秒間処理した
後、この半導体ダイヤモンド層のホール移動度を測定
し、３００ｃｍ2／Ｖｓを得た。この値は基板のエッチ
ング及び酸素含有プラズマ処理する前（約１４０ｃｍ2
／Ｖｓ）の約２倍であった。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、種々の単結晶基板上に
配向度９５％以上の高配向性ダイヤモンド薄膜を１０μ
ｍ以下の厚さで形成することが可能となった。従来方法
では同様の配向度を得るために、２０μｍ以上、場合に
よっては５０μｍ以上というように極めて厚くダイヤモ
ンド薄膜を形成することが必要であったが、上述の如
く、本発明によれば薄くても高配向度が得られるので、
その製造コストが低減されると共に、多くの電子デバイ
スに要求されるような数μｍ、又は数分の１μｍ単位で
の膜厚制御が可能となった。
【００４３】また、本発明の各請求項に記載された条件
でダイヤモンドを合成することにより、結晶性を犠牲に
することなく高配向性ダイヤモンド薄膜の形成を可能に
なる。更に、高配向性ダイヤモンド薄膜形成時に気相中
にボロンを添加することにより、粒界密度を低減し、表
面の平滑な薄膜を気相合成することが可能である。更に
また、この高配向性ダイヤモンド薄膜を基板としてダイ
ヤモンドをホモエピタキシャル成長することもできる。
更にまた、非ダイヤモンド基板を除去し高配向性ダイヤ
モンド薄膜を単体で得ることも容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例方法で使用した石英管型マイク
ロ波プラズマ化学気相蒸着法によるダイヤモンド薄膜合
成装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
１；マイクロ波電源 ２；アイソレータ ３；チューナー ４；導波管 ５；プランジャー ６；石英管 ７；導入口 ８；排気口 ９；支持棒 １０；基板支持台 １１；基板 １２；対向電極 １３；プラズマ １４；直流電源
フロントページの続き (72)発明者 中村 理枝 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究 所内 (72)発明者 斉藤 公続 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究 所内 (72)発明者 西村 耕造 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究 所内 (56)参考文献 特開 平６−172088（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−146619（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−132692（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−280896（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−238896（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−199596（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−65093（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−107596（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−243598（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−263789（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−37694（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−77394（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−119995（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−214895（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−506799（ＪＰ，Ａ) 米国特許5298286（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 単結晶基板表面をクリーニングした後、
    １０-6Torr以下の高真空中に室温以上及び８００℃以下
    の温度で１５分間以上放置し、基板表面に吸着したガス
    分子を離脱させる工程と、前記単結晶基板表面を炭素含
    有プラズマで処理する工程と、前記基板とプラズマとの
    間に電界を印加することにより電流を一定時間流してダ
    イヤモンド薄膜合成のための核形成を行う工程と、前記
    基板に対して結晶方位が配向した高配向性ダイヤモンド
    粒子又は薄膜を合成する工程とを有することを特徴とす
    る高配向性ダイヤモンド薄膜の形成方法。
  2. 【請求項２】 前記単結晶基板表面を炭素含有プラズマ
    で処理する工程は、水素、酸素、塩素及びフッ素からな
    る群から選択された少なくとも１種類を含む反応性ガ
    ス、又はヘリウム、ネオン及びアルゴンからなる群から
    選択された少なくとも１種類を含む不活性ガスを炭素含
    有プラズマに添加することを特徴とする請求項１に記載
    の高配向性ダイヤモンド薄膜の形成方法。
  3. 【請求項３】 前記単結晶基板表面を炭素含有プラズマ
    で処理する工程及び基板−プラズマ間に一定時間電界を
    印加して核形成する工程は、基板表面を熱力学的平衡状
    態で生成する安定相よりも炭素成分を過剰にすることを
    特徴とする請求項１に記載の高配向性ダイヤモンド薄膜
    の形成方法。
  4. 【請求項４】 前記核形成する工程は、ガスとして水素
    希釈した炭化水素と共に、水素、酸素、塩素及びフッ素
    からなる群から選択された少なくとも１種類を含む反応
    性ガス、又はヘリウム、ネオン及びアルゴンからなる群
    から選択された少なくとも１種類を含む不活性ガスを使
    用し、基板−プラズマ間に直流電界を印加することによ
    り直流電流を一定時間流すことを特徴とする請求項１に
    記載の高配向性ダイヤモンド薄膜の形成方法。
  5. 【請求項５】 前記核形成する工程は、ガスとして容量
    割合で０．１〜２％の水素希釈した炭化水素を使用し、
    ガス圧を１〜３０Torr、基板温度を４００〜１１００℃
    で、基板に−１００〜−３５０Ｖの直流電圧を１０〜９
    ０分間基板に印加することを特徴とする請求項１に記載
    の高配向性ダイヤモンド薄膜の形成方法。
  6. 【請求項６】 前記高配向性ダイヤモンド粒子又は薄膜
    を合成する工程は、ガスとして水素希釈したメタン（Ｃ
    Ｈ4）と酸素（Ｏ2）を使用し、メタンガス濃度［Ｃ
    Ｈ4］を７％≦［ＣＨ4］≦１５％とし、且つ酸素ガス濃
    度［Ｏ2］を２．３％≦［Ｏ2］≦７．５％とすることを
    特徴とする請求項１に記載の高配向性ダイヤモンド薄膜
    の形成方法。
  7. 【請求項７】 前記高配向性ダイヤモンド粒子又は薄膜
    を合成する工程は、水素希釈したメタンと、ヘリウム、
    ネオン及びアルゴンからなる群から選択された少なくと
    も１種類を含む不活性ガス及び四塩化炭素（ＣＣ
    ｌ4）、クロロホルム（ＣＨＣｌ3）、ジクロロメタン
    （ＣＨ2Ｃｌ2）、クロロメタン（ＣＨ3Ｃｌ）及び四フ
    ッ化メタン（ＣＦ4）からなるハロゲン含有化合物から
    選択されたガスを用いることを特徴とする請求項１に記
    載の高配向性ダイヤモンド薄膜の形成方法。
  8. 【請求項８】 前記高配向性ダイヤモンド粒子又は薄膜
    を合成する工程は、原料ガス中にボロン（Ｂ）含むガス
    を添加することを特徴とする請求項１に記載の高配向性
    ダイヤモンド薄膜の形成方法。
  9. 【請求項９】 前記基板は、単結晶シリコン基板である
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載
    の高配向性ダイヤモンド薄膜の形成方法。
  10. 【請求項１０】 前記基板は、前記単結晶シリコン基板
    の表面に、ニッケルシリサイド、コバルトシリサイド、
    チタンシリサイド、タンタリムシリサイド及びタングス
    テンシリサイドからなる群から選択されたシリサイドを
    エピタキシャル成長させたものであることを特徴とする
    請求項９に記載の高配向性ダイヤモンド薄膜気相合成方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記基板として、ニッケル、コバルト
    及び銅からなる群から選択された少なくとも１種類を含
    む材料の単結晶又は薄膜を使用することを特徴とする請
    求項１に記載の高配向性ダイヤモンド薄膜の形成方法。
  12. 【請求項１２】 モリブデンを含有する材料で作られた
    基板支持台により前記基板を取り囲んで支持することを
    特徴とする請求項１に記載の高配向性ダイヤモンド薄膜
    の形成方法。
  13. 【請求項１３】 前記基板支持台の表面の一部又は全部
    がダイヤモンドで覆われていることを特徴とする請求項
    １２に記載の高配向性ダイヤモンド薄膜の形成方法。
  14. 【請求項１４】 前記基板の表面と前記基板支持台の表
    面との高低差がプラズマの発光中心から基板支持台表面
    までの距離の１０％以下であることを特徴とする請求項
    １２に記載の高配向性ダイヤモンド薄膜の形成方法。
  15. 【請求項１５】 石英管型マイクロ波プラズマＣＶＤ合
    成装置によりプラズマ処理し、マイクロ波導波管の底面
    と、基板支持台表面との高低差を導波管高さの５％以下
    とすることを特徴とする請求項１２に記載の高配向性ダ
    イヤモンド薄膜の形成方法。
  16. 【請求項１６】 前記高配向性ダイヤモンド薄膜の基板
    を除去した後、前記基板と前記高配向性ダイヤモンド薄
    膜との界面に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜の一部
    又は全てをプラズマエッチングにより除去することを特
    徴とする請求項１に記載の高配向性ダイヤモンド薄膜の
    形成方法。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950032732A (ko) * 1994-03-25 1995-12-22 야스니시구니오 다이아몬드 결정 및 그 제조방법
JPH0948694A (ja) * 1995-08-04 1997-02-18 Kobe Steel Ltd 単結晶ダイヤモンド膜の形成方法
EP0826798A3 (en) * 1996-08-27 1999-10-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Heteroepitaxy cyclic texture growth method for diamond film
US5935641A (en) * 1996-10-23 1999-08-10 Texas Instruments Incorporated Method of forming a piezoelectric layer with improved texture
US6037240A (en) * 1997-01-23 2000-03-14 Daimlerchrysler Ag Growth substrate having growth nuclei made of diamonds and/or diamond-like carbon arranged on its growth surface as well as process for a uniform nucleation on the growth substrate
US6413681B1 (en) * 1997-05-21 2002-07-02 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Diamond film for x-ray lithography and making method
JP4082769B2 (ja) 1998-01-16 2008-04-30 株式会社神戸製鋼所 ダイヤモンド膜の形成方法
US6559001B2 (en) * 2001-05-30 2003-05-06 International Business Machines Corporation Methods of patterning a multi-layer film stack and forming a lower electrode of a capacitor
CN101094807B (zh) * 2004-12-09 2010-09-29 六号元素（产品）（控股）公司 金刚石的合成
WO2009114130A2 (en) * 2008-03-13 2009-09-17 Michigan State University Process and apparatus for diamond synthesis
FR2940326B1 (fr) * 2008-12-19 2011-03-25 Centre Nat Rech Scient Procede de fabrication de materiaux composites diamantes
EP2884865B1 (en) 2012-08-20 2017-12-27 Forever Mount, LLC A brazed joint for attachment of gemstones
GB2547574A (en) 2014-12-22 2017-08-23 Halliburton Energy Services Inc Chemically strenghened bond between thermally stable polycrystalline hard materials and braze material
SG10201505413VA (en) * 2015-01-14 2016-08-30 Iia Technologies Pte Ltd Electronic device grade single crystal diamonds and method of producing the same
JP6561402B2 (ja) * 2015-05-19 2019-08-21 国立大学法人金沢大学 ダイヤモンドの製造方法
EP3344794A1 (de) * 2015-09-03 2018-07-11 Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung E.V. Beschichtungsanlage und verfahren zur beschichtung
NO345052B1 (en) * 2018-05-08 2020-09-07 Bergen Teknologioverfoering As Large area microwave plasma chemical vapour deposition (la mpcvd) reactor apparatus and method for providing same
CN111705305B (zh) * 2020-07-20 2022-05-20 内蒙古科技大学 一种纳米金刚石过渡金属色心的植晶掺杂制备方法
CN114196945A (zh) * 2021-12-16 2022-03-18 江苏鲁汶仪器有限公司 减少pecvd沉积薄膜过程中产生颗粒的方法
CN116445884B (zh) * 2023-02-22 2024-01-26 北京爱克瑞特金刚石工具有限公司 金刚石涂层、附该涂层的均质处理器、及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4830702A (en) * 1987-07-02 1989-05-16 General Electric Company Hollow cathode plasma assisted apparatus and method of diamond synthesis
JP2691219B2 (ja) * 1988-10-17 1997-12-17 並木精密宝石株式会社 ダイヤモンドの合成法
JPH02243598A (ja) * 1989-03-16 1990-09-27 Fujitsu Ltd ダイヤモンド膜の合成方法
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
EP0459425A1 (en) * 1990-05-30 1991-12-04 Idemitsu Petrochemical Company Limited Process for the preparation of diamond
DE69127609T2 (de) * 1990-07-18 1998-01-22 Sumitomo Electric Industries Vorrichtung und verfahren zur herstellung von diamanten
US5397428A (en) * 1991-12-20 1995-03-14 The University Of North Carolina At Chapel Hill Nucleation enhancement for chemical vapor deposition of diamond
US5298286A (en) * 1992-11-09 1994-03-29 North Carolina State University Method for fabricating diamond films on nondiamond substrates and related structures

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