JPH01308900A - Production of diamond semiconductor - Google Patents

Production of diamond semiconductor

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JPH01308900A
JPH01308900A JP13727588A JP13727588A JPH01308900A JP H01308900 A JPH01308900 A JP H01308900A JP 13727588 A JP13727588 A JP 13727588A JP 13727588 A JP13727588 A JP 13727588A JP H01308900 A JPH01308900 A JP H01308900A
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JP
Japan
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diamond
film
impurities
semiconductor
solid
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JP13727588A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Taniguchi
靖 谷口
Keiji Hirabayashi
敬二 平林
Keiko Ikoma
生駒 圭子
Noriko Kurihara
栗原 紀子
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication of JPH01308900A publication Critical patent/JPH01308900A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain the subject semiconductor having prescribed resistivity and crystallinity, in high accuracy and yield, by laminating an impurity- containing layer on a diamond crystal and heating the laminate to effect the solid-solid diffusion of the impurities into the diamond crystal. CONSTITUTION:A plasma-generation chamber 4 containing a substrate 5 is evacuated, supplied with H2 gas and a hydrocarbon gas from a reaction gas feeding system 6 and maintained under a prescribed pressure. Microwave generated by a microwave oscillator 7 is introduced through a wave guide 8 into the generation chamber 4 to generate the electrodeless microwave discharge in the chamber 4 to excite the hydrocarbon and effect the vapor growth of a polycrystalline diamond film 1 on the substrate 5. The polycrystalline film 1 is coated with a solvent solution containing impurities 2a such as group IIIb element or group Vb element, dried to form a thin film 2 containing the impurities on the substrate and calcined at 600-1200 deg.C in an atmosphere of N2, O2, etc., to effect the solid-solid diffusion of the impurities 2a into the polycrystalline film 1 and obtain the objective diamond semiconductor 3.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子材料等に有用なダイヤモンド半導体に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a diamond semiconductor useful for electronic materials and the like.

〔従来の技術] 従来より、周期律表のmb族の元素またはvb族の元素
などを含む不純物がドーピングされたダイヤモンド結晶
、いわゆるダイヤモンド半導体が、一般の半導体よりも
バンドギャップが極めて大きい(5,4eV程度)、正
孔の移動度が大きく電子の移動度もSi並みである、比
誘導率が小さい、熱伝導率が大きい等の点において優れ
た半導体として知られている。
[Prior Art] Conventionally, diamond crystals doped with impurities containing elements of the MB group or the VB group of the periodic table, so-called diamond semiconductors, have an extremely larger band gap than general semiconductors (5, It is known as an excellent semiconductor in terms of high hole mobility, high electron mobility comparable to that of Si, low specific dielectric constant, and high thermal conductivity.

そのダイヤモンド半導体の製造方法としては、従来より
下記(a)〜(C)等の方法が知られている。
As methods for producing diamond semiconductors, the following methods (a) to (C) are conventionally known.

(a)金属触媒を用いる高圧合成法 (b3不純物のイオンを高エネルギー状態にして、それ
をダイヤモンド結晶に対して照射することにより、その
不純物のイオンをダイヤモンド結晶内に注入する方法 (c)基体上にダイヤモンド結晶を気相合成する際に、
ダイヤモンド結晶用原料ガスの導入と一緒に、不純物を
含むガス(ドーピングガス)を導入する方法 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記(a)〜(C)の従来の方法には、
各々以下に述べるような課題が有った。
(a) High-pressure synthesis method using a metal catalyst (b3 Method of injecting impurity ions into the diamond crystal by bringing the impurity ions into a high energy state and irradiating the impurity ions into the diamond crystal. (c) Substrate When performing vapor phase synthesis of diamond crystals on top,
A method of introducing a gas containing impurities (doping gas) together with the introduction of a raw material gas for diamond crystal [Problem to be solved by the invention] However, the conventional methods (a) to (C) above include the following:
Each of them had issues as described below.

上記(a)の高圧合成法においては、高価かつ大がかり
な高圧装置を必要とし、またダイヤモンド半導体の中に
金属触媒や窒素などが混入し易い。
The high-pressure synthesis method (a) requires expensive and large-scale high-pressure equipment, and metal catalysts, nitrogen, etc. are likely to be mixed into the diamond semiconductor.

上記(b)のイオンを注入する方法においては、20k
eV以上という高エネルギーでイオンを注入するので、
得られるダイヤモンド半導体に放射線損傷による欠陥が
生じ易く、またイオン注入の為の高価な装置を必要とす
る。
In the method of implanting ions in (b) above, 20k
Because ions are implanted with high energy of eV or more,
The resulting diamond semiconductor is prone to defects due to radiation damage, and requires expensive equipment for ion implantation.

上記(C)のドーピングガスを導入する方法においては
、ダイヤモンド基板以外の基板を用いた場合には、得ら
れる膜は非結晶になり易く、所望のダイヤモンド結晶が
得られ難い。
In the above method (C) of introducing a doping gas, if a substrate other than a diamond substrate is used, the resulting film tends to be amorphous, making it difficult to obtain the desired diamond crystal.

したがって、従来の製造方法は煩雑でコストが高く、且
つ所望の比抵抗値や結晶性のダイヤモンド半導体を精度
良く得られず、歩留まりも非常に低かった。
Therefore, the conventional manufacturing method was complicated and expensive, and it was not possible to obtain a diamond semiconductor having a desired specific resistance value and crystallinity with high precision, and the yield was also very low.

本発明は、そのような課題を解決するためになされたも
のであり、その目的は、上述した従来の方法(a)〜(
cl よりも、品質、コストの点において有利なダイヤ
モンド半導体の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made to solve such problems, and its purpose is to solve the above-mentioned conventional methods (a) to (
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a diamond semiconductor that is more advantageous in terms of quality and cost than cl.

[課題を解決する−ための手段] 本発明者らは、その目的を達成すべく鋭意検討を行なっ
た結果、固相−固相拡散による不純物の導入法が、ダイ
ヤモンド半導体の製造における不純物の導入法として、
簡単かつ極めて適していることを見い出し本発明を完成
するに至った。
[Means for Solving the Problems] As a result of intensive studies to achieve the object, the present inventors found that the method of introducing impurities by solid phase-solid phase diffusion is the most effective method for introducing impurities in the production of diamond semiconductors. As a law,
They found that it is simple and extremely suitable, and have completed the present invention.

本発明のダイヤモンド半導体の製造方法は、ダイヤモン
ド結晶内に不純物を導入する工程を有するダイヤモンド
半導体の製造方法において、ダイヤモンド結晶上に前記
不純物を含む膜を積層形成する工程と、加熱することに
より該不純物を該膜内から該ダイヤモンド結晶内へ固相
−固相拡散させる工程とを有することを特徴とする。
The method for manufacturing a diamond semiconductor of the present invention includes a step of introducing an impurity into a diamond crystal, a step of laminating a film containing the impurity on the diamond crystal, and a step of layering a film containing the impurity on the diamond crystal, and removing the impurity by heating. The method is characterized by comprising a step of solid-phase-solid-phase diffusion of from within the film into the diamond crystal.

更に詳しくは、本発明の方法は、例えばまず第1図(a
)に示すように、ダイヤモンド結晶1の上に不純物含有
膜2を積層形成し、次いで第1図(b)に示すように、
その膜2内の不純物2aをダイヤモンド結晶1内部に固
相−固相拡散させ、第1図(c)に示すようなダイヤモ
ンド半導体3を形成する工程を含む方法である。
More specifically, the method of the present invention first includes, for example, FIG.
), an impurity-containing film 2 is laminated on a diamond crystal 1, and then, as shown in FIG. 1(b),
This method includes a step of solid-phase-solid-phase diffusion of the impurity 2a in the film 2 into the diamond crystal 1 to form a diamond semiconductor 3 as shown in FIG. 1(c).

以下、本発明の製造方法を詳細に説明する。Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be explained in detail.

本発明の方法におけるダイヤモンド結晶には、例え′ば
ダイヤモンド単結晶、Si、Ta、Mo、S i 02
 、Aj!203等の基板上に気相法によって成膜され
たダイヤモンド多結晶膜、およびダイヤモンド単結晶基
体上に気相法によって成膜されたダイヤモンドエピタキ
シャル膜などが含まれる。
Diamond crystals used in the method of the present invention include, for example, diamond single crystals, Si, Ta, Mo, Si02
,Aj! These include a diamond polycrystalline film formed by a vapor phase method on a substrate such as No. 203, and a diamond epitaxial film formed by a vapor phase method on a diamond single crystal substrate.

なお、使用するダイヤモンド結晶の形状は、膜状に限定
されるものではない。
Note that the shape of the diamond crystal used is not limited to a film shape.

通常、気相法により合成されるダイヤモンド結晶膜は、
ダイヤモンド結晶構造ではない部分も含んでいる。その
ような部分が混在するダイヤモンド結晶膜を、本発明の
方法におけるダイヤモンド結晶として用いる場合には、
後に詳述する不純物の固相−固相拡散工程における加熱
により、その部分が除かれ、ダイヤモンド結晶だけが得
られるという利点が本発明には有る。
Diamond crystal films synthesized by the vapor phase method are usually
It also contains parts that do not have a diamond crystal structure. When using a diamond crystal film containing such portions as a diamond crystal in the method of the present invention,
The present invention has the advantage that the heated portion is removed by heating in the solid phase-solid phase diffusion process of impurities, which will be described in detail later, and only diamond crystals are obtained.

本発明の方法における不純物は、上述のダイヤモンド結
晶内に導入することができ、その電気伝導率を変化させ
る物質であれば特に限定されるものではなく、例えば、
B、Ai、Ga、In、TlなとのIIT b族元素を
有する化合物、例えばN、P%As、Sb、Biなどの
vb族元素を有する化合物などを挙げることができる。
The impurity in the method of the present invention is not particularly limited as long as it is a substance that can be introduced into the diamond crystal and changes its electrical conductivity, for example,
Compounds having IIT b-group elements such as B, Ai, Ga, In, and Tl; for example, compounds having vb-group elements such as N, P%As, Sb, and Bi.

本発明の方法においては、まず上述のような不純物を含
む膜をダイヤモンド結晶上に積層形成する。
In the method of the present invention, first, a film containing impurities as described above is laminated on a diamond crystal.

その積層形成方法の一態様としては、例えば不純物が分
散している液をダイヤモンド結晶上に塗布し、その塗膜
を適当な方法で固化する方法等を挙げることができる。
One embodiment of the layer forming method includes, for example, a method in which a liquid in which impurities are dispersed is applied onto a diamond crystal, and the coating film is solidified by an appropriate method.

その塗布の方法は、適度に均一の成膜が可能であれば特
に限定されるものではなく、例えばスピンコード法等に
より行なうことができる。
The coating method is not particularly limited as long as it is possible to form a suitably uniform film, and for example, a spin code method can be used.

その塗布する分散液は、成膜性が適度に良好な分散液で
あれば特に限定されるものではなく、不純物の種類に応
じて適当な溶媒を用いればよい。
The dispersion liquid to be applied is not particularly limited as long as it has a suitably good film-forming property, and an appropriate solvent may be used depending on the type of impurity.

また、不純物の分散性を保つ目的で適当な有機バインダ
ーなどを加えて分散液を調製してもよい。
Further, in order to maintain the dispersibility of impurities, a suitable organic binder or the like may be added to prepare a dispersion liquid.

例えばホウ素化合物を不純物として用いる場合には、ホ
ウ素化合物を反応により分子鎖に結合させたポリマーを
アルコール系の溶媒等に溶解して、その溶液をダイヤモ
ンド結晶上に塗布することができる。次いで、N2ガス
や0□ガスの雰囲気中で、その塗膜を600〜1200
℃程度の温度で焼成すると、B2O3膜が得られる。
For example, when using a boron compound as an impurity, a polymer in which the boron compound is bonded to a molecular chain by reaction can be dissolved in an alcohol-based solvent, and the solution can be applied onto the diamond crystal. Next, the coating film is heated to 600 to 1200 in an atmosphere of N2 gas or 0□ gas.
A B2O3 film is obtained by firing at a temperature of about .degree.

また、R,Si(○H)4−、の構造式で示されるよう
なケイ素系化合物に、上述したような不純物を添加して
分散液とすることもできる。
Further, the above-mentioned impurities can be added to a silicon-based compound represented by the structural formula R, Si(○H)4-, to form a dispersion.

更に、上述したような不純物を、適当な金属水酸物コロ
イド、金属酸エステル、金属アルコレート等に添加して
分散液とすることもできる。そのうちの金属アルコレー
トとしては、例えばエチレンシリケ゛−トやシリコンテ
トラエトキサイドなどを挙げることができる。
Furthermore, the impurities described above can be added to a suitable metal hydroxide colloid, metal acid ester, metal alcoholate, etc. to prepare a dispersion. Examples of metal alcoholates include ethylene silicate and silicon tetraethoxide.

本発明の方法においては、上述のような膜の積層形成の
後に、加熱することにより不純物を膜内がらダイヤモン
ド結晶内へ固相−固相拡散させる。
In the method of the present invention, after the above-described film stacking is formed, impurities are solid-phase-solid-phase diffused from within the film into the diamond crystal by heating.

その加熱条件は、不純物が固相−固相拡散して所望の電
気伝導度を示すダイヤモンド半導体が得られるように設
定すればよく、不純物の種類、ダイヤモンド結晶の状態
1.ダイヤモンド半導体の所望の電気伝導度など応じて
適宜設定することが必要であり、特に限定されるもので
はない。
The heating conditions may be set so that the impurities undergo solid phase-solid phase diffusion to obtain a diamond semiconductor exhibiting the desired electrical conductivity. It needs to be set appropriately depending on the desired electrical conductivity of the diamond semiconductor, and is not particularly limited.

また、その加熱は、反応室内にN2ガスや02ガス等を
導入しつつ行なえばよい。02ガスを導入すると、有機
バインダーがCO2とN20に分解して系外に除去され
、またBaO2膜の酸化を十分に促進できる。
Further, the heating may be performed while introducing N2 gas, O2 gas, etc. into the reaction chamber. When the 02 gas is introduced, the organic binder is decomposed into CO2 and N20 and removed from the system, and the oxidation of the BaO2 film can be sufficiently promoted.

また、その加熱条件を制御することにより、不純物の拡
散世や拡散状態を制御でき、得られるダイヤモンド半導
体の比抵抗値を制御することができる。つまり、ダイヤ
モンド薄膜は、一部ダイヤモンド結晶以外のアモルファ
スやグラファイト成分が通常歯まれているのであるが、
本発明において固相拡散を行なう上で、グラファイト成
分などのダイヤモンド結晶以外の部分は、o2存在下で
加熱されることににより燃焼してしまうので、比抵抗値
を制御することができるのである。したがって、−例を
挙げるならば、その加熱温度は、グラファイトの燃焼温
度(600〜650℃)程度である。
Furthermore, by controlling the heating conditions, the diffusion rate and state of impurities can be controlled, and the specific resistance value of the obtained diamond semiconductor can be controlled. In other words, diamond thin films usually contain amorphous or graphite components other than diamond crystals, but
In performing solid-phase diffusion in the present invention, parts other than diamond crystals, such as graphite components, are burned by being heated in the presence of O2, so the specific resistance value can be controlled. Therefore, to give an example, the heating temperature is about the combustion temperature of graphite (600 to 650°C).

上述のようにして不純物を拡散して、所望のダイヤモン
ド半導体を形成した後は、不純物含有膜を除去する必要
が有る場合には、除去すればよい。
After the impurity is diffused as described above and a desired diamond semiconductor is formed, if it is necessary to remove the impurity-containing film, it may be removed.

その除去方法は特に限定されるものではないが、例えば
エツチングにより除去することができる。除去しようと
する膜がB2O3膜である場合には、例えばHF等を用
いたエツチングにより容易にその膜を除去することがで
きる。
The removal method is not particularly limited, but it can be removed, for example, by etching. If the film to be removed is a B2O3 film, the film can be easily removed by etching using HF or the like, for example.

以上説明したような本発明の方法によって、良質なダイ
ヤモンド半導体を製造することができる。
By the method of the present invention as explained above, a high quality diamond semiconductor can be manufactured.

すなわち、先に述べたように、従来の製造方法(a)に
より得たダイヤモンド半導体は金属触媒や窒素などが混
入している場合が多く、また従来の製造方法(b)によ
り得たダイヤモンド半導体は放射線損傷による欠陥が生
じている場合が多く、また従来の製造方法(c)により
得たダイヤモンド半導体は非結晶である場合が多いのだ
が、本発明の方法によって製造されたダイヤモンド半導
体はそのようなことがなく、したがって、所望の比抵抗
値や結晶性を有する良質な半導体である。
That is, as mentioned earlier, diamond semiconductors obtained by the conventional manufacturing method (a) are often contaminated with metal catalysts, nitrogen, etc., and diamond semiconductors obtained by the conventional manufacturing method (b) are often contaminated with metal catalysts, nitrogen, etc. In many cases, defects are caused by radiation damage, and diamond semiconductors obtained by the conventional manufacturing method (c) are often amorphous, but diamond semiconductors manufactured by the method of the present invention do not have such defects. Therefore, it is a high quality semiconductor having desired specific resistance value and crystallinity.

このようなダイヤモンド半導体は、例えば高温トランジ
スタ、ダイオード、発光素子、紫外線レーザ素子などの
電子材料として非常に有用である。
Such diamond semiconductors are very useful as electronic materials such as high-temperature transistors, diodes, light emitting devices, and ultraviolet laser devices.

本発明の方法に用いることのできる製造装置は、上述し
たような不純物な固相−固相拡散できる加熱を行なう手
段を有する装置であればよい。
The manufacturing apparatus that can be used in the method of the present invention may be any apparatus that has means for heating to enable solid-phase diffusion of impurities as described above.

したがって、先に述べたような従来の製造方法(a)や
(b)を行なう際に必要であった特殊で高価な装置が、
本発明の方法を行なう際には必要とならない。
Therefore, the special and expensive equipment required to carry out the conventional manufacturing methods (a) and (b) as described above is
It is not necessary when carrying out the method of the invention.

第1図は、本発明の方法に用いることのできる装置の一
例を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus that can be used in the method of the present invention.

この装置は、従来よりダイヤモンド薄膜などを形成する
為に用いられるマイクロ波プラズマCVD装置である。
This apparatus is a microwave plasma CVD apparatus conventionally used for forming diamond thin films and the like.

この装置によれば、まずダイヤモンド薄膜をマイクロ波
プラズマCVD法により形成し、次いでその薄膜を用い
て本発明の方法を行なうことができるので、連続した工
程が可能になり、工程上簡易であるという利点を有する
According to this device, a diamond thin film is first formed by the microwave plasma CVD method, and then the method of the present invention can be performed using that thin film, making it possible to perform continuous steps and simplifying the process. has advantages.

この装置は、プラズマ発生室4内部に基体5を載置する
ための手段と、プラズマ発生室4に反応ガス供給する系
6と、マイクロ波発振器7からマイクロ波を導入するた
めの導波管8と、排気系9とを備えた構成を有する。
This device includes a means for placing a substrate 5 inside a plasma generation chamber 4, a system 6 for supplying a reactive gas to the plasma generation chamber 4, and a waveguide 8 for introducing microwaves from a microwave oscillator 7. and an exhaust system 9.

この装置を用いてダイヤモンド結晶膜を形成する場合に
は、まずプラズマ発生室4内を減圧し、反応ガス供給系
6により例えば水素ガスおよび炭化水素ガス等をその流
量を調節しつつ導入し、プラズマ発生室4内を所定圧に
保持し、マイクロ波発振器7によりプラズマ発生室4内
にマイクロ波無極放電を発生させ、この放電により、励
起状態の炭化水素を生成させて、基体5上にダイヤモン
ド薄膜を気相成長させることできる。
When forming a diamond crystal film using this apparatus, first, the pressure inside the plasma generation chamber 4 is reduced, and hydrogen gas, hydrocarbon gas, etc. are introduced through the reaction gas supply system 6 while adjusting the flow rate, and the plasma is generated. The inside of the plasma generation chamber 4 is maintained at a predetermined pressure, and the microwave oscillator 7 generates a microwave nonpolar discharge inside the plasma generation chamber 4. This discharge generates hydrocarbons in an excited state, and a diamond thin film is formed on the substrate 5. can be grown in vapor phase.

[実施例] 以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例1 まず、第1図に示す装置を用い、以下の条件にて、Si
基板上に厚さ4μmのダイヤモンド多結晶膜を成膜した
。゛ 原料ガス:CoおよびN2 (Co/CO+H,=5%) ガス圧:50Torr 基板温度:900℃ マイクロ波:2.45GHz 放電電カニ550W なお、その膜がダイヤモンド多結晶膜であることは、そ
のラマンスペクトルが1332cm”’に明瞭なピーク
を有することにより確認した。
Example 1 First, using the apparatus shown in FIG. 1, Si was prepared under the following conditions.
A diamond polycrystalline film with a thickness of 4 μm was formed on the substrate. Raw material gas: Co and N2 (Co/CO+H, = 5%) Gas pressure: 50 Torr Substrate temperature: 900°C Microwave: 2.45 GHz Discharge electric crab 550W The fact that the film is a diamond polycrystalline film It was confirmed that the Raman spectrum had a clear peak at 1332 cm''.

次いで、有機高分子にホウ素化合物が反応して結合する
ことにより得られる下記一般式(1)で示される構造を
有し、かつ有機高分子に対しB2O3換算で1.4重量
%含有するポリマー(東京応化工業製、商品名PBF、
 3M−31)を、メチルセロソルブ溶媒に溶解させ、
ポリマー溶液を得た。
Next, a polymer having a structure represented by the following general formula (1) obtained by reacting and bonding a boron compound to an organic polymer and containing 1.4% by weight in terms of B2O3 with respect to the organic polymer ( Manufactured by Tokyo Ohka Kogyo, product name: PBF,
3M-31) in methyl cellosolve solvent,
A polymer solution was obtained.

次いで、そのポリマー溶液を、前記ダイヤモンド多結晶
膜上に、スピンナーを用いて、回転数3000rpmで
、20秒間塗布した。
Next, the polymer solution was applied onto the diamond polycrystalline film using a spinner at a rotation speed of 3000 rpm for 20 seconds.

次いで、空気中にて、その塗膜に対して60℃の温度で
30分間ベータキングした。
The coating film was then beta-king in air at a temperature of 60° C. for 30 minutes.

次いで、その3000A厚のポリマー溶液塗膜に対して
、N2ガスと02ガスとをN2 :0□=I A : 
0.0:lの流量の割り合いで導入しつつ(圧力は常圧
)、拡散炉により温度1000℃で30分間固相−固相
拡散を行なった。
Next, N2 gas and 02 gas were applied to the 3000A thick polymer solution coating at N2:0□=IA:
Solid phase-solid phase diffusion was performed in a diffusion furnace at a temperature of 1000° C. for 30 minutes while introducing at a flow rate of 0.0:l (at normal pressure).

次いで、ダイヤモンド多結晶膜上のポリマー溶液塗膜を
、HFによりエツチング除去し、ダイヤモンド半導体を
得た。
Next, the polymer solution coating film on the diamond polycrystalline film was removed by etching with HF to obtain a diamond semiconductor.

以上のようにして得たダイヤモンド半導体は、比抵抗が
5 X 10’Ωcm程度のp−型半導体であった。ま
た、このダイヤモンド半導体のラマンスペクトルは、1
332cm−’付近にピークが観測され、ダイヤモンド
結晶を有する半導体であることが確認できた。
The diamond semiconductor obtained as described above was a p-type semiconductor with a specific resistance of about 5 x 10' Ωcm. Also, the Raman spectrum of this diamond semiconductor is 1
A peak was observed near 332 cm-', confirming that it was a semiconductor having diamond crystals.

実施例2 まず、実施例1と同様にしてダイヤモンド多結晶膜を成
膜した。
Example 2 First, a diamond polycrystalline film was formed in the same manner as in Example 1.

次いで、SiO□濃度6.0重量%、BzOz濃度1.
0g/ 100mAで5iOzとホウ素化合物(不純物
濃度1 g/ 100cc)と、B2O3を安定に保持
するための糖類添加剤とを、メチルセロソルブ溶媒に溶
解させた。
Next, the SiO□ concentration was 6.0% by weight, and the BzOz concentration was 1.0% by weight.
At 0 g/100 mA, 5 iOz, a boron compound (impurity concentration 1 g/100 cc), and a sugar additive for stably retaining B2O3 were dissolved in methyl cellosolve solvent.

次いで、その溶液を、前記ダイヤモンド多結晶膜上に、
スピンナーを用いて、回転数3000rpmで、15秒
間塗布した。
Next, the solution was applied onto the diamond polycrystalline film.
The coating was applied using a spinner at a rotation speed of 3000 rpm for 15 seconds.

次いで、その塗膜に対して、空気中にて、 500℃の
温度で30分間ベークキングした。
The coating film was then baked in air at a temperature of 500° C. for 30 minutes.

次いで、前記マイクロ波放電装置内を10−’Torr
まで排気した後、700 TorrでN2ガスを導入し
、その+50OA厚の溶液塗膜に対して、温度1100
°Cで30分間固相−固相拡散を行なった。
Next, the inside of the microwave discharge device was heated to 10-'Torr.
After evacuating to
Solid phase-solid phase diffusion was performed for 30 minutes at °C.

次いで、ダイヤモンド多結晶膜上の溶液塗膜を、HFに
よりエツチング除去し、ダイヤモンド半導体を得た。
Next, the solution coating film on the diamond polycrystalline film was removed by etching with HF to obtain a diamond semiconductor.

以上のようにして得たダイヤモンド半導体は、比抵抗が
2xlO’Ωam程度のp−型半導体であった。また、
このダイヤモンド半導体のラマンスペクトルは、133
2cm−’付近にピークが観測され、ダイヤモンド結晶
を有する半導体であることが確認できた。
The diamond semiconductor obtained as described above was a p-type semiconductor with a specific resistance of about 2xlO'Ωam. Also,
The Raman spectrum of this diamond semiconductor is 133
A peak was observed around 2 cm-', confirming that it was a semiconductor having diamond crystals.

実施例3 まず、第1図に示す装置を用いて、グイヤンモンド基板
の研磨した(110)面上に、厚さ約3μmのダイヤモ
ンド単結晶膜を成膜した。
Example 3 First, using the apparatus shown in FIG. 1, a diamond single crystal film having a thickness of about 3 μm was formed on the polished (110) plane of a Guyanmond substrate.

次いで、Si○2濃度6.0重量%、P2O5濃度1.
0g/ 100m1で5i02とリン化合物を、エタノ
ール溶媒に溶解させた。
Next, the Si○2 concentration was 6.0% by weight, and the P2O5 concentration was 1.
5i02 and the phosphorus compound were dissolved in ethanol solvent at 0g/100ml.

次いで、その溶液を、前記ダイヤモンド単結晶膜上に、
スピンナーを用いて、回転数2000rpmで、15秒
間塗布した。
Next, the solution is applied onto the diamond single crystal film,
The coating was applied using a spinner at a rotation speed of 2000 rpm for 15 seconds.

次いで、その塗膜に対して、空気中にて、 500℃の
温度で20分間ブリベーキングした。
The coating film was then baked in air at a temperature of 500° C. for 20 minutes.

次いで、その150〇八厚の溶液塗膜に対して、実施例
2と同様の条件により固相−固相拡散を行なった。
Next, solid phase-solid phase diffusion was performed on the 15008 mm thick solution coating film under the same conditions as in Example 2.

次いで、ダイヤモンド単結晶膜上の溶液塗膜を、HFに
よりエツチング除去し、ダイヤモンド半導体を作製した
Next, the solution coating film on the diamond single crystal film was removed by etching with HF to produce a diamond semiconductor.

以上のようにして得たダイヤモンド半導体は、比抵抗が
2XlO’Ωcm程度のn−型半導体であった。また、
このダイヤモンド半導体のラマンスペクトルは、133
2cm”’付近にピークが観測され、ダイヤモンド結晶
を有する半導体であることが確認できた。
The diamond semiconductor obtained as described above was an n-type semiconductor with a specific resistance of about 2XlO'Ωcm. Also,
The Raman spectrum of this diamond semiconductor is 133
A peak was observed around 2 cm'', confirming that it was a semiconductor having diamond crystals.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の方法においては、不純物
を含む膜を積層形成して固相−固相拡散させるので、所
望の特性を有するダイヤモンド半導体を容易に歩留まり
良く製造できる。
As explained above, in the method of the present invention, films containing impurities are stacked and solid-phase diffused, so that a diamond semiconductor having desired characteristics can be easily manufactured with a high yield.

更に本発明の方法は、簡易な装置を用いて容易に行なう
ことができる。
Furthermore, the method of the present invention can be easily carried out using simple equipment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図 (a)〜(c)は、本発明の製造方法における
工程を概略的に示す示す模式図、 第2図は、本発明の製造方法に用いることのできる装置
の一例を示す模式図である。 1・・・ダイヤモンド結晶 2・・・不純物含有膜    2a・・・不純物3・・
・ダイヤモンド半導体 4・・・プラズマ発生室5・・
・基体        6・・・反応ガス供給系7・・
・マイクロ波発振器  8・・・導波管9・・・排気系 特許出願人  キャノン株式会社
FIG. 1 (a) to (c) are schematic diagrams schematically showing the steps in the manufacturing method of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an apparatus that can be used in the manufacturing method of the present invention. It is. 1... Diamond crystal 2... Impurity-containing film 2a... Impurity 3...
・Diamond semiconductor 4...Plasma generation chamber 5...
・Substrate 6...Reactive gas supply system 7...
・Microwave oscillator 8... Waveguide 9... Exhaust system patent applicant Canon Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ダイヤモンド結晶内に不純物を導入する工程を有するダ
イヤモンド半導体の製造方法において、ダイヤモンド結
晶上に前記不純物を含む膜を積層形成する工程と、加熱
することにより該不純物を該膜内から該ダイヤモンド結
晶内へ固相−固相拡散させる工程とを有することを特徴
とするダイヤモンド半導体の製造方法。
A method for manufacturing a diamond semiconductor that includes a step of introducing an impurity into a diamond crystal, a step of laminating a film containing the impurity on the diamond crystal, and heating the impurity from the film to the diamond crystal. A method for manufacturing a diamond semiconductor, comprising a step of solid phase-solid phase diffusion.
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