JP5346052B2 - Diamond thin film and manufacturing method thereof - Google Patents

Diamond thin film and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5346052B2
JP5346052B2 JP2011051756A JP2011051756A JP5346052B2 JP 5346052 B2 JP5346052 B2 JP 5346052B2 JP 2011051756 A JP2011051756 A JP 2011051756A JP 2011051756 A JP2011051756 A JP 2011051756A JP 5346052 B2 JP5346052 B2 JP 5346052B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
substrate
diamond thin
mask material
stripe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011051756A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011157268A (en
Inventor
哲也 赤坂
誠 嘉数
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2011051756A priority Critical patent/JP5346052B2/en
Publication of JP2011157268A publication Critical patent/JP2011157268A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5346052B2 publication Critical patent/JP5346052B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diamond thin film structure having sufficiently low density of lamination defects and threading dislocations, and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: The diamond thin film structure comprises: a substrate; a masking material covering a part of the principal orientation plane of the substrate; and a diamond thin film epitaxially growing from the surface of the principal orientation plane of the substrate, wherein the diamond thin film is formed on the masking material, the crystal orientation of the diamond thin film is aligned with the crystal orientation of the substrate, a stripe-like groove is formed in a part of the principal orientation plane of the substrate, and the masking material is arranged so as to cover the stripe-like groove. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明はダイヤモンド薄膜及びその製造方法に関し、より詳細には、結晶欠陥と不純物の少ない高品質なダイヤモンド薄膜及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a diamond thin film and a manufacturing method thereof, and more particularly to a high-quality diamond thin film with few crystal defects and impurities and a manufacturing method thereof.

大面積のダイヤモンド基板を低コストで製造する目的で、ダイヤモンド薄膜のヘテロエピタキシャル成長が行われている。ヘテロエピタキシャル成長のための基板としては、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金等が用いられている。これらの基板上にヘテロエピタキシャル成長したダイヤモンド薄膜には、例えば貫通転位及び積層欠陥等の結晶欠陥が多数含まれていることが問題となっている。貫通転位とは、結晶中の原子の位置が本来の位置からずれる転位欠陥が伝播して、結晶中に突き抜けることである。積層欠陥とは、結晶の原子面の積み重ねの順序が乱れている部分のことである。これらの結晶欠陥は、薄膜の結晶性の乱れに起因して発生する。結晶欠陥が増加すると、リーク電流が増大し、高出力が得られない。更に、キャリア移動速度が遅くなり、デバイスの動作速度が低下する。   In order to produce a large-area diamond substrate at low cost, heteroepitaxial growth of a diamond thin film is performed. As a substrate for heteroepitaxial growth, silicon, silicon carbide, iridium, platinum, or the like is used. There is a problem that diamond thin films heteroepitaxially grown on these substrates contain many crystal defects such as threading dislocations and stacking faults. The threading dislocation means that a dislocation defect in which the position of an atom in the crystal is shifted from the original position propagates and penetrates into the crystal. A stacking fault is a portion in which the stacking order of crystal atomic planes is disturbed. These crystal defects occur due to disorder of the crystallinity of the thin film. When the crystal defects increase, the leakage current increases and a high output cannot be obtained. Furthermore, the carrier moving speed is reduced, and the operation speed of the device is lowered.

一方、砒化ガリウム及び窒化ガリウムのヘテロエピタキシャル成長において、基板の主方位面上にマスク材を形成した後に、横方向エピタキシャル成長を行うことによって、貫通転位密度を著しく減少させることが可能になった。貫通転位密度とは、単位面積あたりの貫通転位の密度である。基板の主方位面上にマスク材を形成すると、貫通転位がマスク材によって遮られ、横方向エピタキシャル成長を行うことにより、貫通転位も横方向に曲がり、薄膜表面を突き抜ける貫通転位が減る。この方法により、サファイア基板上の窒化ガリウムの貫通転位密度が数桁減少することが報告されている（非特許文献１）。   On the other hand, in the heteroepitaxial growth of gallium arsenide and gallium nitride, the threading dislocation density can be remarkably reduced by performing lateral epitaxial growth after forming a mask material on the main surface of the substrate. The threading dislocation density is the density of threading dislocations per unit area. When a mask material is formed on the main azimuth plane of the substrate, threading dislocations are blocked by the mask material, and by performing lateral epitaxial growth, threading dislocations also bend in the lateral direction, reducing threading dislocations penetrating through the thin film surface. It has been reported that the threading dislocation density of gallium nitride on the sapphire substrate decreases by several orders of magnitude by this method (Non-Patent Document 1).

しかしながら、例えば酸化シリコン又は窒化シリコンのような一般的なマスク材を形成したダイヤモンド基板をマイクロ波励起化学気相成長装置にセットして、ダイヤモンド薄膜を横方向エピタキシャル成長させると、プラズマによるダメージでマスク材が消失するという問題があった。更に、主方位面の方位に対するマスク材のストライプの方向が分かっておらず、ダイヤモンド薄膜がうまく横方向エピタキシャル成長しないという問題があった。これらの問題のため、ダイヤモンド薄膜のヘテロエピタキシャル成長に対して横方向へテロエピタキシャル成長を適用することは極めて困難であった。   However, when a diamond substrate on which a general mask material such as silicon oxide or silicon nitride is formed is set in a microwave-excited chemical vapor deposition apparatus and a diamond thin film is laterally epitaxially grown, the mask material is damaged due to plasma damage. There was a problem that disappeared. Furthermore, the direction of the stripe of the mask material with respect to the orientation of the main azimuth plane is not known, and there is a problem that the diamond thin film does not grow laterally epitaxially. Due to these problems, it has been extremely difficult to apply lateral heteroepitaxial growth to heteroepitaxial growth of diamond thin films.

Thick GaN epitaxial growth with low dislocation density by hydride vapor phase epitaxy, Akira Usui, Haruo sunakawa, Akira Sakai and Atsushi Yamaguchi, Japanese Journal of Applied Physics36(1997)pp.L899-L902.Thick GaN epitaxial growth with low dislocation density by hydride vapor phase epitaxy, Akira Usui, Haruo sunakawa, Akira Sakai and Atsushi Yamaguchi, Japanese Journal of Applied Physics36 (1997) pp.L899-L902.

前述したように、ダイヤモンド薄膜のヘテロエピタキシャル成長において、貫通転位密度が高く、結晶品質が悪いという問題が存在した。本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、積層欠陥及び貫通転位の密度が十分に低いダイヤモンド薄膜構造とその製造方法を提供することにある。   As described above, in the heteroepitaxial growth of a diamond thin film, there are problems that the threading dislocation density is high and the crystal quality is poor. The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a diamond thin film structure having a sufficiently low density of stacking faults and threading dislocations and a method for manufacturing the same.

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載のダイヤモンド薄膜構造は、基板と、基板の主方位面の一部を覆うマスク材と、基板の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜とで構成され、ダイヤモンド薄膜は、マスク材の上に形成され、ダイヤモンド薄膜の結晶方位は基板の結晶方位とそろっており、基板の主方位面の一部にストライプ状の溝が形成され、マスク材は、ストライプ状の溝を覆うように配置されており、前記マスク材は、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜から成ることを特徴とする。また、請求項２に記載のダイヤモンド薄膜構造は、基板と、基板の主方位面の一部を覆うマスク材と、基板の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜とで構成され、ダイヤモンド薄膜は、マスク材の上に形成され、ダイヤモンド薄膜の結晶方位は基板の結晶方位とそろっており、基板の主方位面の一部にストライプ状の溝が形成され、マスク材は、ストライプ状の溝を覆うように配置されており、前記マスク材は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜と、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜の二層膜であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a diamond thin film structure according to claim 1 includes a substrate, a mask material covering a part of the main orientation surface of the substrate, and a surface of the main orientation surface of the substrate. The diamond thin film is formed on a mask material, and the crystal orientation of the diamond thin film is aligned with the crystal orientation of the substrate. Striped grooves are formed in a part of the main orientation surface of the substrate. The mask material is formed so as to cover the stripe-shaped groove, and the mask material is made of a metal thin film of titanium, platinum, iridium, or tungsten . The diamond thin film structure according to claim 2 includes a substrate, a mask material that covers a part of the main orientation surface of the substrate, and a diamond thin film that is epitaxially grown from the surface of the main orientation surface of the substrate. Formed on the mask material, the crystal orientation of the diamond thin film is aligned with the crystal orientation of the substrate, and a stripe-shaped groove is formed in a part of the main orientation surface of the substrate, and the mask material has a stripe-shaped groove The mask material is a dielectric thin film made of any one of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, or titanium oxide, and any of titanium, platinum, iridium, or tungsten. It is characterized by being a two-layer film of a metal thin film made of such.

請求項３に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１又は２に記載のダイヤモンド薄膜構造において、マスク材は、基板上に積層されることを特徴とする。 The diamond thin film structure according to claim 3 is the diamond thin film structure according to claim 1 or 2 , wherein the mask material is laminated on the substrate.

請求項４に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１から３のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造において、マスク材が、基板上でストライプ状に配置されることを特徴とする。 A diamond thin film structure according to a fourth aspect is the diamond thin film structure according to any one of the first to third aspects , wherein the mask material is arranged in a stripe shape on the substrate.

請求項５に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１から４のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造において、基板が（００１）面を主方位面とする結晶基板であり、マスク材の配置方向が＜１００＞、又は、＜１１０＞のいずれかであることを特徴とする。 The diamond thin film structure according to claim 5 is the diamond thin film structure according to any one of claims 1 to 4 , wherein the substrate is a crystal substrate having a (001) plane as a main orientation plane, and the arrangement direction of the mask material is It is either <100> or <110>.

請求項６に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１から４のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造において、基板は（１１０）面を主方位面とする結晶基板であり、マスク材の配置方向が＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、又は、＜１−１１＞のいずれかであることを特徴とする。 The diamond thin film structure according to claim 6 is the diamond thin film structure according to any one of claims 1 to 4 , wherein the substrate is a crystal substrate having a (110) plane as a main orientation plane, and the arrangement direction of the mask material is <001>, <1-10>, <-111>, or <1-11>.

請求項７に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１から４のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造において、基板は（１１１）面を主方位面とする結晶基板であり、マスク材の配置方向が＜−２１１＞、又は、＜１１０＞であることを特徴とする。 The diamond thin film structure according to claim 7 is the diamond thin film structure according to any one of claims 1 to 4 , wherein the substrate is a crystal substrate having a (111) plane as a main orientation plane, and the arrangement direction of the mask material is It is <−211> or <110>.

請求項８に記載のダイヤモンド薄膜製造方法は、結晶基板にストライプ状の溝を形成する工程と、ストライプ状の溝を覆うストライプ状のマスク材を配置する工程と、結晶基板と所定の方位関係をとってダイヤモンド薄膜を横方向エピタキシャル成長させる工程とを含み、前記マスク材は、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜から成ることを特徴とする。また、請求項９に記載のダイヤモンド薄膜製造方法は、結晶基板にストライプ状の溝を形成する工程と、ストライプ状の溝を覆うストライプ状のマスク材を配置する工程と、結晶基板と所定の方位関係をとってダイヤモンド薄膜を横方向エピタキシャル成長させる工程とを含み、前記マスク材は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜と、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜の二層膜であることを特徴とする。 The method for producing a diamond thin film according to claim 8 includes a step of forming a stripe-shaped groove on the crystal substrate, a step of arranging a stripe-shaped mask material covering the stripe-shaped groove, and a predetermined orientation relationship with the crystal substrate. taking saw including a step of lateral epitaxial growth of diamond thin film, the mask material is titanium, platinum, iridium, or characterized in that it consists of any of the metal thin film of tungsten. The diamond thin film manufacturing method according to claim 9 includes a step of forming a stripe-shaped groove on the crystal substrate, a step of arranging a stripe-shaped mask material covering the stripe-shaped groove, a crystal substrate and a predetermined orientation And a step of laterally epitaxially growing a diamond thin film, wherein the mask material is a dielectric thin film made of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, or titanium oxide, and titanium, platinum. It is a double-layer film of a metal thin film made of any one of iridium, iridium, and tungsten.

本発明によれば、結晶欠陥密度及び不純物密度の低い高品質なダイヤモンド薄膜構造とその製造方法を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a high-quality diamond thin film structure having a low crystal defect density and a low impurity density and a method for producing the same.

参考例にかかるダイヤモンド薄膜構造を示す。The diamond thin film structure concerning a reference example is shown. 参考例にかかるダイヤモンド薄膜構造の製造方法を示す。The manufacturing method of the diamond thin film structure concerning a reference example is shown. 実施例にかかるダイヤモンド薄膜構造を示す。The diamond thin film structure concerning an Example is shown. 実施例にかかるダイヤモンド薄膜構造の製造方法を示す。The manufacturing method of the diamond thin film structure concerning an Example is shown.

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
＜参考例＞
図１は、本発明の参考例にかかるダイヤモンド薄膜構造を示す。このダイヤモンド薄膜構造は、ダイヤモンド基板１０１と、ダイヤモンド基板１０１の主方位面の一部を覆うマスク材１０２と、ダイヤモンド基板１０１の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜１０３とで構成されている。ここで、主方位面とは、ダイヤモンド基板１０１にダイヤモンド薄膜１０３が形成される面を指す。ダイヤモンド基板１０１は、図１における（００１）面を主方位面とする。マスク材１０２は、厚さ１００ｎｍでストライプ形状のチタン薄膜であり、ストライプの方向は＜１００＞である。ストライプの幅は、０．１μｍから１０ｍｍの範囲で設定でき、ストライプ同士の間隙の幅は、０．１μｍから１００μｍの範囲で設定できる。ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１と結晶方位がそろっている。さらに、ダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２の上に形成され、マスク材と直接接している。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Reference example>
FIG. 1 shows a diamond thin film structure according to a reference example of the present invention. This diamond thin film structure includes a diamond substrate 101, a mask material 102 that covers a part of the main orientation surface of the diamond substrate 101, and a diamond thin film 103 that is epitaxially grown from the surface of the main orientation surface of the diamond substrate 101. Here, the main orientation plane refers to a plane on which the diamond thin film 103 is formed on the diamond substrate 101. The diamond substrate 101 has the (001) plane in FIG. The mask material 102 is a titanium thin film having a thickness of 100 nm and a stripe shape, and the direction of the stripe is <100>. The width of the stripe can be set in the range of 0.1 μm to 10 mm, and the width of the gap between the stripes can be set in the range of 0.1 μm to 100 μm. The diamond thin film 103 has the same crystal orientation as the diamond substrate 101. Further, the diamond thin film 103 is formed on the mask material 102 and is in direct contact with the mask material.

貫通転位１０４ａ及び１０４ｂは、各々、ダイヤモンド基板１０１に存在する。貫通転位１０４ａは、マスク材１０２で覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面を介してダイヤモンド薄膜１０３まで貫通している。一方、貫通転位１０４ｂは、マスク材１０２によってダイヤモンド薄膜１０３への伝播を遮られている。その結果、ダイヤモンド薄膜の貫通転位密度は低下し、結晶性が向上した。更に、結晶性が向上したことに起因して、不純物及び積層欠陥も低下した。また、マスク材１０２の直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３に、貫通転位が全くないことが透過型電子顕微鏡による観察から明らかとなった。同観察から、ダイヤモンド薄膜１０３及びダイヤモンド基板１０１の結晶方位がそろっており、エピタキシャルな関係が成立していた。   The threading dislocations 104a and 104b are present on the diamond substrate 101, respectively. The threading dislocation 104 a penetrates to the diamond thin film 103 through the main orientation surface of the diamond substrate 101 in a portion not covered with the mask material 102. On the other hand, the threading dislocation 104 b is blocked from propagating to the diamond thin film 103 by the mask material 102. As a result, the threading dislocation density of the diamond thin film was lowered and the crystallinity was improved. Furthermore, impurities and stacking faults also decreased due to the improved crystallinity. Further, it has become clear from observation with a transmission electron microscope that there is no threading dislocation in the diamond thin film 103 immediately above the mask material 102. From this observation, the crystal orientations of the diamond thin film 103 and the diamond substrate 101 were aligned, and an epitaxial relationship was established.

ダイヤモンド基板１０１の主方位面の方位とマスク材１０２のストライプの方向との組み合わせとして、（００１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜１１０＞とすることができる。又は、（１１０）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、あるいは、＜１−１１＞とすることができる。又は、（１１１）面を主方位面とし、ストライプの方向を＜−２１１＞、あるいは、＜１１０＞とすることができる。   As a combination of the orientation of the main orientation plane of the diamond substrate 101 and the stripe direction of the mask material 102, the (001) plane can be the main orientation plane and the stripe direction can be <110>. Alternatively, the (110) plane can be the main orientation plane and the stripe direction can be <001>, <1-10>, <-111>, or <1-11>. Alternatively, the (111) plane can be the main azimuth plane and the stripe direction can be <−211> or <110>.

ダイヤモンド基板１０１の代わりに、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金上のヘテロエピタキシャルダイヤモンドを用いることができる。   Instead of the diamond substrate 101, silicon, silicon carbide, iridium, or heteroepitaxial diamond on platinum can be used.

マスク材１０２としては、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜を用いることができる。または、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜とチタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜との二層膜を用いることができる。   As the mask material 102, a metal thin film of titanium, platinum, iridium, or tungsten can be used. Alternatively, a two-layer film of a dielectric thin film made of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, or titanium oxide and a metal thin film made of titanium, platinum, iridium, or tungsten is used. be able to.

図２は、参考例にかかるダイヤモンド薄膜の製造方法を示す。（００１）面を主方位面とするダイヤモンド基板１０１の主方位面にチタン薄膜を真空蒸着法で形成する。図２ａに示すように、フォトリソグラフィーにより、ダイヤモンド基板１０１に＜１００＞方向のストライプ状マスク材１０２をパターニングする。次に、パターニングされたダイヤモンド基板１０１をマイクロ波励起化学気相成長装置にセットし、メタンを原料ガス、水素を希釈ガスとしてダイヤモンド薄膜の成長を行う。ここで、基板温度は、６００〜８５０℃とする。図２ｂに示すように、初期過程において、ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１のマスク材１０２で覆われていない部分の主方位面上で成長する。更に成長を続けたところ、図２ｃに示すように、ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１の主方位面に対して垂直方向にエピタキシャル成長するだけでなく、マスク材１０２の表面上で横方向エピタキシャル成長する。その後も成長を続けることにより、図２ｄに示すように、ダイヤモンド薄膜１０３は、コアレッセンスして連続膜を形成し、マスク材１０２はダイヤモンド薄膜１０３で埋め込まれる。ここで、貫通転位１０４、１０４ａ及び１０４ｂは、各々、ダイヤモンド基板１０１に存在する。貫通転位１０４ａは、マスク材１０２で覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面を介してダイヤモンド薄膜１０３まで貫通する。貫通転位１０４ｂは、マスク材１０２によってダイヤモンド薄膜１０３への伝播が遮られる。その結果、ダイヤモンド薄膜１０３の貫通転位密度は低下し、結晶性が向上した。更に、結晶性が向上したことに起因して、不純物及び積層欠陥の密度も低下した。また、ダイヤモンド薄膜１０３がマスク材１０２の表面と接していることにより、マスク材１０２の直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３の貫通転位は全くなかった。   FIG. 2 shows a method for producing a diamond thin film according to a reference example. A titanium thin film is formed on the main orientation plane of the diamond substrate 101 with the (001) plane as the main orientation plane by a vacuum deposition method. As shown in FIG. 2a, a striped mask material 102 in the <100> direction is patterned on the diamond substrate 101 by photolithography. Next, the patterned diamond substrate 101 is set in a microwave-excited chemical vapor deposition apparatus, and a diamond thin film is grown using methane as a source gas and hydrogen as a diluent gas. Here, substrate temperature shall be 600-850 degreeC. As shown in FIG. 2b, in the initial process, the diamond thin film 103 grows on the main azimuth plane of the portion of the diamond substrate 101 that is not covered with the mask material 102. When the growth is further continued, as shown in FIG. 2 c, the diamond thin film 103 is not only epitaxially grown in the direction perpendicular to the main orientation plane of the diamond substrate 101 but also laterally epitaxially grown on the surface of the mask material 102. By continuing the growth thereafter, as shown in FIG. 2 d, the diamond thin film 103 is coalesced to form a continuous film, and the mask material 102 is embedded with the diamond thin film 103. Here, the threading dislocations 104, 104 a, and 104 b exist on the diamond substrate 101, respectively. The threading dislocation 104 a penetrates to the diamond thin film 103 through the main orientation surface of the diamond substrate 101 in a portion not covered with the mask material 102. The threading dislocation 104 b is blocked from propagating to the diamond thin film 103 by the mask material 102. As a result, the threading dislocation density of the diamond thin film 103 was lowered and the crystallinity was improved. Furthermore, due to the improvement in crystallinity, the density of impurities and stacking faults also decreased. Further, since the diamond thin film 103 was in contact with the surface of the mask material 102, there was no threading dislocation of the diamond thin film 103 in the portion immediately above the mask material 102.

ダイヤモンド基板１０１の主方位面の方位とマスク材１０２のストライプの方向との組み合わせとして、（００１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜１１０＞とすることができる。又は、（１１０）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、あるいは、＜１−１１＞とすることができる。又は、（１１１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜−２１１＞、あるいは、＜１１０＞とすることができる。このような組合せとすることによって、横エピタキシャル成長の過程で、例えば、図２に示されるダイヤモンド薄膜１０３の側面が安定な低指数面となり、横エピタキシャル成長部分の結晶性及び表面平坦性が向上する。逆に、このような組み合わせでないと、横エピタキシャル成長部分の結晶性及び表面平坦性が損なわれるとともに、横エピタキシャル成長部がコアレッセンスしたときに合体部分が欠陥だらけとなる。   As a combination of the orientation of the main orientation plane of the diamond substrate 101 and the stripe direction of the mask material 102, the (001) plane can be the main orientation plane and the stripe direction can be <110>. Alternatively, the (110) plane can be the main orientation plane and the stripe direction can be <001>, <1-10>, <-111>, or <1-11>. Alternatively, the (111) plane can be the main azimuth plane and the stripe direction can be <−211> or <110>. With such a combination, in the process of lateral epitaxial growth, for example, the side surface of the diamond thin film 103 shown in FIG. 2 becomes a stable low index surface, and the crystallinity and surface flatness of the lateral epitaxial growth portion are improved. Conversely, if it is not such a combination, the crystallinity and surface flatness of the lateral epitaxial growth portion are impaired, and the coalescence portion becomes full of defects when the lateral epitaxial growth portion is coalesced.

ダイヤモンド基板１０１の代わりに、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金上のヘテロエピタキシャルダイヤモンドを用いることができる。   Instead of the diamond substrate 101, silicon, silicon carbide, iridium, or heteroepitaxial diamond on platinum can be used.

マスク材１０２として、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜を用いることができる。チタン、白金、イリジウム、及びタングステンは融点が高く、タイヤモンド薄膜の成長温度でも融解しない。さらに、化学的な耐性も高く、マイクロ波励起化学気相成長装置内でプラズマにさらされてもダメージを受けない。   As the mask material 102, a metal thin film of titanium, platinum, iridium, or tungsten can be used. Titanium, platinum, iridium, and tungsten have a high melting point and do not melt even at the growth temperature of the tiremond thin film. Furthermore, it has high chemical resistance and is not damaged even when exposed to plasma in a microwave-excited chemical vapor deposition apparatus.

または、マスク材１０２として、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜とチタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜との二層膜を用いることができる。上記のいずれかから成る誘電体と上記のいずれかから成る金属薄膜との二層膜のマスク材１０２は、金属薄膜だけから成るマスク材１０２に比べ、ダイヤモンド基板１０１との接着性が優れている。   Alternatively, the mask material 102 includes a dielectric thin film made of any of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, or titanium oxide and a metal thin film made of any of titanium, platinum, iridium, or tungsten. A bilayer film can be used. The double-layer mask material 102 of any one of the above dielectrics and any of the above metal thin films has better adhesion to the diamond substrate 101 than the mask material 102 made only of a metal thin film. .

＜実施例＞
図３は、本発明の実施例にかかるダイヤモンド薄膜構造を示す。このダイヤモンド薄膜構造は、ダイヤモンド基板１０１と、ダイヤモンド基板１０１の主方位面の一部に形成された溝１０２ａと、溝１０２ａを覆うマスク材１０２ｂと、ダイヤモンド基板１０１の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜１０３とで構成される。ダイヤモンド基板１０１は、（００１）面を主方位面とする。溝１０２ａは、深さ５００ｎｍでストライプ形状の溝であり、ストライプの方向は（１００）である。ここで、溝の幅は、０．１μｍから１０ｍｍの範囲で設定でき、溝同士の間隙の幅は０．１μｍから１００μｍの範囲で設定できる。更に、溝の深さは、マスク材１０２ｂの厚さより大きければよい。マスク材１０２ｂは、厚さ１００ｎｍのチタン薄膜である。ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１と結晶方位がそろっている。さらに、ダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂの上に形成され、マスク材１０２ｂと直接接していない。 <Example>
FIG. 3 shows a diamond thin film structure according to an embodiment of the present invention. This diamond thin film structure is epitaxially grown from the diamond substrate 101, the groove 102a formed in a part of the main orientation surface of the diamond substrate 101, the mask material 102b covering the groove 102a, and the surface of the main orientation surface of the diamond substrate 101. And a diamond thin film 103. The diamond substrate 101 has a (001) plane as a main orientation plane. The groove 102a is a stripe-shaped groove having a depth of 500 nm, and the direction of the stripe is (100). Here, the width of the groove can be set in the range of 0.1 μm to 10 mm, and the width of the gap between the grooves can be set in the range of 0.1 μm to 100 μm. Furthermore, the depth of the groove only needs to be larger than the thickness of the mask material 102b. The mask material 102b is a titanium thin film having a thickness of 100 nm. The diamond thin film 103 has the same crystal orientation as the diamond substrate 101. Further, the diamond thin film 103 is formed on the mask material 102b and is not in direct contact with the mask material 102b.

貫通転位１０４ａ及び１０４ｂは、各々、ダイヤモンド基板１０１に存在する。貫通転位１０４ａは、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂで覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面を介してダイヤモンド薄膜１０３まで貫通している。一方、貫通転位１０４ｂは、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂによってダイヤモンド薄膜１０３への伝播が遮られている。その結果、ダイヤモンド薄膜１０３の貫通転位密度は低下し、結晶性が向上した。更に、結晶性が向上したことに起因して、不純物及び積層欠陥の密度も低下した。また、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂの直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３には貫通転位が全くないことが透過型電子顕微鏡による観察から明らかとなった。同観察から、ダイヤモンド薄膜１０３及びダイヤモンド基板１０１の結晶方位がそろっており、エピタキシャルな関係が成立していた。また、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂの直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂに直接接していないため、参考例で示したダイヤモンド薄膜よりも更に不純物濃度の低い高品質な結晶であった。   The threading dislocations 104a and 104b are present on the diamond substrate 101, respectively. The threading dislocation 104a penetrates to the diamond thin film 103 via the main orientation surface of the diamond substrate 101 in a portion not covered with the groove 102a and the mask material 102b. On the other hand, the threading dislocation 104b is blocked from propagating to the diamond thin film 103 by the groove 102a and the mask material 102b. As a result, the threading dislocation density of the diamond thin film 103 was lowered and the crystallinity was improved. Furthermore, due to the improvement in crystallinity, the density of impurities and stacking faults also decreased. Further, it has become clear from observation with a transmission electron microscope that there is no threading dislocation in the diamond thin film 103 immediately above the groove 102a and the mask material 102b. From this observation, the crystal orientations of the diamond thin film 103 and the diamond substrate 101 were aligned, and an epitaxial relationship was established. Further, the diamond thin film 103 immediately above the groove 102a and the mask material 102b is not in direct contact with the mask material 102b, and thus is a high quality crystal having a lower impurity concentration than the diamond thin film shown in the reference example.

ダイヤモンド基板１０１の主方位面の方位と溝１０２ａのストライプの方向との組み合わせとして、（００１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜１１０＞とすることができる。又は、（１１０）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、あるいは、＜１−１１＞とすることができる。又は、（１１１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜−２１１＞、あるいは、＜１１０＞とすることができる。   As a combination of the orientation of the main orientation plane of the diamond substrate 101 and the stripe direction of the groove 102a, the (001) plane can be the main orientation plane and the stripe direction can be <110>. Alternatively, the (110) plane can be the main orientation plane and the stripe direction can be <001>, <1-10>, <-111>, or <1-11>. Alternatively, the (111) plane can be the main azimuth plane and the stripe direction can be <−211> or <110>.

ダイヤモンド基板１０１の代わりに、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金上のヘテロエピタキシャルダイヤモンドを用いることができる。   Instead of the diamond substrate 101, silicon, silicon carbide, iridium, or heteroepitaxial diamond on platinum can be used.

マスク材１０２ｂとしては、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜を用いることができる。または、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜とチタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜との二層膜を用いることができる。   As the mask material 102b, a metal thin film of titanium, platinum, iridium, or tungsten can be used. Alternatively, a two-layer film of a dielectric thin film made of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, or titanium oxide and a metal thin film made of titanium, platinum, iridium, or tungsten is used. be able to.

図４は、実施例にかかるダイヤモンド薄膜構造の製造方法を示す。図４ａに示すように、（００１）面を主方位面とするダイヤモンド基板１０１の主方位面に、フォトリソグラフィー及びドライエッチング法により、＜１００＞方向のストライプ状の溝１０２ａを形成する。次に、図４ｂに示すように、チタン薄膜を真空蒸着法で形成し、フォトリソグラフィーにより、ダイヤモンド基板１０１にストライプ状の溝１０２ａを覆うマスク材１０２ｂをパターニングする。次に、パターニングされたダイヤモンド基板１０１をマイクロ波励起化学気相成長装置にセットし、メタンを原料ガス、水素を希釈ガスとしてダイヤモンド薄膜の成長を行う。ここで、基板温度は、６００〜８５０℃とする。初期過程において、ダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂで覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面上で成長する。このとき、図４ｃに示すように、ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１の主方位面に対して垂直方向にエピタキシャル成長するだけでなく、マスク材１０２ｂの表面上で横方向エピタキシャル成長する。ただし、ダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂの表面とは接せずに、分離して横方向エピタキシャル成長する。その後も成長を続けることにより、図４ｄに示すように、ダイヤモンド薄膜１０３は、コアレッセンスして連続膜を形成し、マスク材１０２ｂはダイヤモンド薄膜１０３で埋め込まれる。また、貫通転位１０４、１０４ａ及び１０４ｂは、各々、ダイヤモンド基板１０１に存在する。貫通転位１０４ａは、溝１０２ａで覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面を介してダイヤモンド薄膜１０３まで貫通している。一方、貫通転位１０４ｂは、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂによってダイヤモンド薄膜１０３への伝播が遮られている。その結果、ダイヤモンド薄膜１０３の貫通転位密度は低下し、結晶性が向上した。更に、結晶性が向上したことに起因して、不純物及び積層欠陥の密度も低下した。また、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂの直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３には貫通転位が全くないことが透過型電子顕微鏡による観察から明らかとなった。また、同観察から、ダイヤモンド基板１０１及びダイヤモンド薄膜１０３の結晶方位はそろっており、エピタキシャルな関係が成立していた。また、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂの直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂに直接接していないため、参考例で示したダイヤモンド薄膜よりも更に不純物濃度の低い高品質な結晶であった。   FIG. 4 shows a method of manufacturing a diamond thin film structure according to the example. As shown in FIG. 4a, a stripe-shaped groove 102a in the <100> direction is formed on the main azimuth plane of the diamond substrate 101 having the (001) plane as the main azimuth plane by photolithography and dry etching. Next, as shown in FIG. 4b, a titanium thin film is formed by vacuum deposition, and a mask material 102b covering the stripe-shaped groove 102a is patterned on the diamond substrate 101 by photolithography. Next, the patterned diamond substrate 101 is set in a microwave-excited chemical vapor deposition apparatus, and a diamond thin film is grown using methane as a source gas and hydrogen as a diluent gas. Here, substrate temperature shall be 600-850 degreeC. In the initial process, the diamond thin film 103 grows on the main azimuth plane of the diamond substrate 101 that is not covered with the mask material 102b. At this time, as shown in FIG. 4 c, the diamond thin film 103 is not only epitaxially grown in the direction perpendicular to the main orientation plane of the diamond substrate 101 but also laterally epitaxially grown on the surface of the mask material 102 b. However, the diamond thin film 103 is separated and laterally epitaxially grown without contacting the surface of the mask material 102b. 4G, the diamond thin film 103 is coalesced to form a continuous film, and the mask material 102b is embedded with the diamond thin film 103. Further, the threading dislocations 104, 104a, and 104b are present on the diamond substrate 101, respectively. The threading dislocation 104a penetrates to the diamond thin film 103 through the main azimuth plane of the diamond substrate 101 in a portion not covered with the groove 102a. On the other hand, the threading dislocation 104b is blocked from propagating to the diamond thin film 103 by the groove 102a and the mask material 102b. As a result, the threading dislocation density of the diamond thin film 103 was lowered and the crystallinity was improved. Furthermore, due to the improvement in crystallinity, the density of impurities and stacking faults also decreased. Further, it has become clear from observation with a transmission electron microscope that there is no threading dislocation in the diamond thin film 103 immediately above the groove 102a and the mask material 102b. Further, from the observation, the crystal orientations of the diamond substrate 101 and the diamond thin film 103 are aligned, and an epitaxial relationship is established. Further, the diamond thin film 103 immediately above the groove 102a and the mask material 102b is not in direct contact with the mask material 102b, and thus is a high quality crystal having a lower impurity concentration than the diamond thin film shown in the reference example.

ダイヤモンド基板１０１の主方位面の方位と溝１０２ａのストライプの方向との組み合わせとして、（００１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜１１０＞とすることができる。又は、（１１０）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、あるいは、＜１−１１＞とすることができる。又は、（１１１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜−２１１＞、あるいは、＜１１０＞とすることができる。このような組合せとすることによって、横エピタキシャル成長の過程で、例えば、図４に示されるダイヤモンド薄膜１０３の側面が安定な低指数面となり、横エピタキシャル成長部分の結晶性及び表面平坦性が向上する。逆に、このような組み合わせでないと、横エピタキシャル成長部分の結晶性及び表面平坦性が損なわれるとともに、横エピタキシャル成長部がコアレッセンスしたときに合体部分が欠陥だらけとなる。   As a combination of the orientation of the main orientation plane of the diamond substrate 101 and the stripe direction of the groove 102a, the (001) plane can be the main orientation plane and the stripe direction can be <110>. Alternatively, the (110) plane can be the main orientation plane and the stripe direction can be <001>, <1-10>, <-111>, or <1-11>. Alternatively, the (111) plane can be the main azimuth plane and the stripe direction can be <−211> or <110>. With such a combination, in the process of lateral epitaxial growth, for example, the side surface of the diamond thin film 103 shown in FIG. 4 becomes a stable low index surface, and the crystallinity and surface flatness of the lateral epitaxial growth portion are improved. Conversely, if it is not such a combination, the crystallinity and surface flatness of the lateral epitaxial growth portion are impaired, and the coalescence portion becomes full of defects when the lateral epitaxial growth portion is coalesced.

ダイヤモンド基板１０１の代わりに、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金上のヘテロエピタキシャルダイヤモンドを用いることができる。   Instead of the diamond substrate 101, silicon, silicon carbide, iridium, or heteroepitaxial diamond on platinum can be used.

マスク材１０２ｂとしては、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜を用いることができる。チタン、白金、イリジウム、及びタングステンは融点が高く、タイヤモンド薄膜の成長温度でも融解しない。さらに、化学的な耐性も高く、マイクロ波励起化学気相成長装置内でプラズマにさらされてもダメージを受けない。   As the mask material 102b, a metal thin film of titanium, platinum, iridium, or tungsten can be used. Titanium, platinum, iridium, and tungsten have a high melting point and do not melt even at the growth temperature of the tiremond thin film. Furthermore, it has high chemical resistance and is not damaged even when exposed to plasma in a microwave-excited chemical vapor deposition apparatus.

または、マスク材１０２ｂとして、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜とチタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜との二層膜を用いることができる。上記のいずれかから成る誘電体と上記のいずれかから成る金属薄膜との二層膜のマスク材１０２ｂは、金属薄膜だけから成るマスク材１０２ｂに比べ、ダイヤモンド基板１０１との接着性が優れている。   Alternatively, as the mask material 102b, a dielectric thin film made of any of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, or titanium oxide and a metal thin film made of any of titanium, platinum, iridium, or tungsten A bilayer film can be used. The double-layer mask material 102b of any one of the above dielectrics and any one of the above metal thin films has better adhesion to the diamond substrate 101 than the mask material 102b made only of a metal thin film. .

１０１ ダイヤモンド基板
１０２ マスク材
１０２ａ 溝
１０２ｂ 溝に形成されたマスク材
１０３ ダイヤモンド薄膜
１０４ 貫通転位
１０４ａ 貫通転位
１０４ｂ 貫通転位 101 Diamond substrate 102 Mask material 102a Groove 102b Mask material formed in the groove 103 Diamond thin film 104 Threading dislocation 104a Threading dislocation 104b Threading dislocation

Claims (9)

基板と、
前記基板の主方位面の一部を覆うマスク材と、
前記基板の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜と
で構成されるダイヤモンド薄膜構造であって、
前記ダイヤモンド薄膜は、前記マスク材の上に形成され、
前記ダイヤモンド薄膜の結晶方位は前記基板の結晶方位とそろっており、
前記基板の主方位面の一部にストライプ状の溝が形成され、
前記マスク材は、前記ストライプ状の溝を覆うように配置されており、
前記マスク材は、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜から成ることを特徴とするダイヤモンド薄膜構造。 A substrate,
A mask material covering a part of the main orientation surface of the substrate;
A diamond thin film structure composed of a diamond thin film epitaxially grown from the surface of the principal orientation surface of the substrate,
The diamond thin film is formed on the mask material,
The crystal orientation of the diamond thin film is aligned with the crystal orientation of the substrate,
Striped grooves are formed in a part of the main orientation surface of the substrate,
The mask material is arranged so as to cover the stripe-shaped grooves ,
The mask material is made of a metal thin film of titanium, platinum, iridium, or tungsten . 基板と、A substrate,
前記基板の主方位面の一部を覆うマスク材と、A mask material covering a part of the main orientation surface of the substrate;
前記基板の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜とA diamond thin film epitaxially grown from the surface of the principal orientation surface of the substrate;
で構成されるダイヤモンド薄膜構造であって、A diamond thin film structure comprising:
前記ダイヤモンド薄膜は、前記マスク材の上に形成され、The diamond thin film is formed on the mask material,
前記ダイヤモンド薄膜の結晶方位は前記基板の結晶方位とそろっており、The crystal orientation of the diamond thin film is aligned with the crystal orientation of the substrate,
前記基板の主方位面の一部にストライプ状の溝が形成され、Striped grooves are formed in a part of the main orientation surface of the substrate,
前記マスク材は、前記ストライプ状の溝を覆うように配置されており、The mask material is arranged so as to cover the stripe-shaped grooves,
前記マスク材は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜と、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜の二層膜であることを特徴とするダイヤモンド薄膜構造。The mask material includes two layers of a dielectric thin film made of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, or titanium oxide, and a metal thin film made of titanium, platinum, iridium, or tungsten. A diamond thin film structure characterized by being a film. 前記マスク材は、前記基板上に積層されることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイヤモンド薄膜構造。 Diamond film structure as claimed in claim 1 or 2, wherein the mask material is characterized by being laminated on the substrate. 前記マスク材は、前記基板上でストライプ状に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造。 The mask material is a diamond thin film structure according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is arranged in stripes on the substrate. 前記基板は（００１）面を主方位面とする結晶基板であり、前記ストライプ状の溝のストライプの方向が＜１００＞、又は、＜１１０＞のいずれかであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造。 2. The substrate according to claim 1, wherein the substrate is a crystal substrate having a (001) plane as a main orientation plane, and the stripe direction of the stripe-shaped groove is either <100> or <110>. To 4. The diamond thin film structure according to any one of items 1 to 4 . 前記基板は（１１０）面を主方位面とする結晶基板であり、前記ストライプ状の溝のストライプの方向が＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、又は、＜１−１１＞のいずれかであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造。 The substrate is a crystal substrate having a (110) plane as a main orientation plane, and the stripe direction of the stripe-shaped groove is <001>, <1-10>, <-111>, or <1-11>. The diamond thin film structure according to any one of claims 1 to 4 , wherein the diamond thin film structure is any one of the following. 前記基板は（１１１）面を主方位面とする結晶基板であり、前記ストライプ状の溝のストライプの方向が＜−２１１＞、又は、＜１１０＞であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造。 The substrate is a crystalline substrate having a principal orientation plane of (111) plane, the direction of the stripe of the stripe-shaped groove <-211>, or from claim 1, characterized in that the <110> 4 The diamond thin film structure according to any one of the above. 結晶基板にストライプ状の溝を形成する工程と、
前記ストライプ状の溝を覆うストライプ状のマスク材を配置する工程と、
前記結晶基板と所定の方位関係をとってダイヤモンド薄膜を横方向エピタキシャル成長させる工程と
を含み、
前記マスク材は、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜から成ることを特徴とするダイヤモンド薄膜製造方法。 Forming a stripe-shaped groove in the crystal substrate;
A step of disposing a stripe-shaped mask material covering the stripe-shaped grooves;
A step of the crystal substrate with a predetermined orientational relationship lateral epitaxial growth of diamond thin film taking only contains,
The method for producing a diamond thin film , wherein the mask material is made of a metal thin film of titanium, platinum, iridium, or tungsten . 結晶基板にストライプ状の溝を形成する工程と、Forming a stripe-shaped groove in the crystal substrate;
前記ストライプ状の溝を覆うストライプ状のマスク材を配置する工程と、A step of disposing a stripe-shaped mask material covering the stripe-shaped grooves;
前記結晶基板と所定の方位関係をとってダイヤモンド薄膜を横方向エピタキシャル成長させる工程とA step of epitaxially growing a diamond thin film laterally with a predetermined orientation relationship with the crystal substrate;
を含み、Including
前記マスク材は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜と、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜の二層膜であることを特徴とするダイヤモンド薄膜製造方法。The mask material includes two layers of a dielectric thin film made of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, or titanium oxide, and a metal thin film made of titanium, platinum, iridium, or tungsten. A method for producing a diamond thin film, which is a film.
JP2011051756A 2011-03-09 2011-03-09 Diamond thin film and manufacturing method thereof Active JP5346052B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011051756A JP5346052B2 (en) 2011-03-09 2011-03-09 Diamond thin film and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011051756A JP5346052B2 (en) 2011-03-09 2011-03-09 Diamond thin film and manufacturing method thereof

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009070425A Division JP2010222172A (en) 2009-03-23 2009-03-23 Diamond thin film and production method of the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011157268A JP2011157268A (en) 2011-08-18
JP5346052B2 true JP5346052B2 (en) 2013-11-20

Family

ID=44589560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011051756A Active JP5346052B2 (en) 2011-03-09 2011-03-09 Diamond thin film and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5346052B2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5831796B2 (en) * 2011-09-06 2015-12-09 住友電気工業株式会社 Diamond composite, single crystal diamond separated therefrom, and method for producing diamond composite
JP5831795B2 (en) * 2011-09-06 2015-12-09 住友電気工業株式会社 Diamond composite and single crystal diamond separated therefrom
JP6015989B2 (en) * 2015-10-29 2016-10-26 住友電気工業株式会社 Diamond composite manufacturing method, diamond single crystal manufacturing method, and diamond composite
JP6041229B2 (en) * 2015-10-29 2016-12-07 住友電気工業株式会社 Diamond composite, method for producing diamond composite, and method for producing single crystal diamond
JP6217949B2 (en) * 2016-11-10 2017-10-25 住友電気工業株式会社 Single crystal diamond
CN107275192B (en) * 2017-07-10 2019-10-22 北京科技大学 High-performance diamond method for semiconductor is prepared based on inexpensive single-crystal diamond
WO2020111790A1 (en) * 2018-11-30 2020-06-04 한국산업기술대학교산학협력단 Method for manufacturing diamond substrate
KR102230458B1 (en) 2018-11-30 2021-03-23 한국산업기술대학교산학협력단 Method for Manufacturing Single Crystal Diamond Substrate
CN112301325B (en) * 2019-08-01 2024-07-09 北京飓芯科技有限公司 3D laminated mask substrate structure and preparation method and epitaxial growth method thereof
CN113571416B (en) * 2021-07-19 2024-01-19 太原理工大学 Diamond-based gallium nitride transistor with high electron mobility and preparation method thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04357195A (en) * 1991-06-03 1992-12-10 Kobe Steel Ltd Method for forming pseudo-single crystal of diamond
US5443032A (en) * 1992-06-08 1995-08-22 Air Products And Chemicals, Inc. Method for the manufacture of large single crystals
US5614019A (en) * 1992-06-08 1997-03-25 Air Products And Chemicals, Inc. Method for the growth of industrial crystals
JPH06247793A (en) * 1993-02-22 1994-09-06 Sumitomo Electric Ind Ltd Single crystalline diamond and its production
JP3929669B2 (en) * 2000-02-23 2007-06-13 株式会社神戸製鋼所 Method for producing diamond film
JP4356808B2 (en) * 2002-06-07 2009-11-04 日本電信電話株式会社 Diamond single crystal growth method
EP1536043B1 (en) * 2002-06-18 2011-03-02 Sumitomo Electric Industries, Ltd. N-type semiconductor diamond producing method and semiconductor diamond

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011157268A (en) 2011-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5346052B2 (en) Diamond thin film and manufacturing method thereof
US11066757B2 (en) Diamond substrate and freestanding diamond substrate
Mazzolini et al. Faceting and metal-exchange catalysis in (010) β-Ga2O3 thin films homoepitaxially grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy
JP4964672B2 (en) Low resistivity silicon carbide single crystal substrate
Casamento et al. Structural and piezoelectric properties of ultra-thin ScxAl1− xN films grown on GaN by molecular beam epitaxy
US9748410B2 (en) N-type aluminum nitride single-crystal substrate and vertical nitride semiconductor device
JP5570116B2 (en) Nonpolar and semipolar group III nitride defect reduction method and apparatus by selective lateral epitaxial growth (SLEO) method using sidewalls
TWI429797B (en) Group iii nitride semiconductor crystal substrate and semiconductor device
US9200379B2 (en) Base material for growing single crystal diamond and method for producing single crystal diamond substrate
US9297093B2 (en) Layered body having a single crystal layer
JP2010222172A (en) Diamond thin film and production method of the same
US10100435B2 (en) Method for manufacturing diamond substrate
KR20000068834A (en) Silicon carbide substrate, process for producing the same, and semiconductor element containing silicon carbide substrate
EP3358049A1 (en) Foundation substrate for producing diamond film and method for producing diamond substrate using same
JP4690906B2 (en) Seed crystal for growing silicon carbide single crystal, method for producing the same, and method for producing silicon carbide single crystal
JP4408247B2 (en) Seed crystal for growing silicon carbide single crystal and method for producing silicon carbide single crystal using the same
JP6437736B2 (en) Method for manufacturing free-standing substrate and free-standing substrate
JP2017088444A (en) Manufacturing method of semiconductor wafer
EP4053881B1 (en) Semiconductor element and method for producing semiconductor element
JP5370025B2 (en) Silicon carbide single crystal ingot
JP7221302B2 (en) Semiconductor element manufacturing method, semiconductor element and semiconductor device
JP2008071896A (en) Metal-insulating film-silicon carbide semiconductor structure
Yang et al. Growth of SiC single crystals on patterned seeds by a sublimation method
CN113874981A (en) n-codoped semiconductor substrate
Cui et al. The property optimization of n-GaN films grown on n-SiC substrates by incorporating a SiN x interlayer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110309

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120330

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130326

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130522

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130813

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130815

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5346052

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350