JPH02153894A - 単結晶ダイアモンド膜複合体の製造方法 - Google Patents
単結晶ダイアモンド膜複合体の製造方法Info
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- JPH02153894A JPH02153894A JP30738588A JP30738588A JPH02153894A JP H02153894 A JPH02153894 A JP H02153894A JP 30738588 A JP30738588 A JP 30738588A JP 30738588 A JP30738588 A JP 30738588A JP H02153894 A JPH02153894 A JP H02153894A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は大面積のエピタキシャル成長した単結晶ダイア
モンド膜複合体に関し、半導体基盤やその他の電子機器
用の基盤等として各種の産業分野に広く応用出来る。
モンド膜複合体に関し、半導体基盤やその他の電子機器
用の基盤等として各種の産業分野に広く応用出来る。
従来の技術
単結晶ダイアモンドは超高圧法によって、高温高圧のも
とに粒状の物が提供されている。しかし、そのサイズは
大きくてもｍｍ程度と非常に小さく、電子部品等の基盤
にはほど遠いものである。最近では低温低圧に於て、プ
ラズマ等の高温エネルギーを応用してダイアモンド薄膜
を形成する技術が発展してきている。大面積の膜の形成
は可能と成ってきているが、多結晶膜であり、その応用
は限られている。
とに粒状の物が提供されている。しかし、そのサイズは
大きくてもｍｍ程度と非常に小さく、電子部品等の基盤
にはほど遠いものである。最近では低温低圧に於て、プ
ラズマ等の高温エネルギーを応用してダイアモンド薄膜
を形成する技術が発展してきている。大面積の膜の形成
は可能と成ってきているが、多結晶膜であり、その応用
は限られている。
発明が解決しようとする課題
本発明は、単結晶化され、且つ大面積に渡る単結晶ダイ
アモンド膜を形成し、電子機器や半導体素子に適用可能
とすることを目的とする。
アモンド膜を形成し、電子機器や半導体素子に適用可能
とすることを目的とする。
課題を解決するための手段
単結晶基盤を用い、その単結晶基盤上にエピタキシャル
成長させた単結晶ダイアモンド膜を設ける。
成長させた単結晶ダイアモンド膜を設ける。
その製造方法は、単結晶基盤上に多結晶ダイアモンド膜
を形成する工程と、炭素を主とするイオン種をイオン注
入する工程と、熱処理を施すことによって前記多結晶ダ
イアモンド膜をエピタキシャル成長せしめ単結晶化する
工程とを含む。
を形成する工程と、炭素を主とするイオン種をイオン注
入する工程と、熱処理を施すことによって前記多結晶ダ
イアモンド膜をエピタキシャル成長せしめ単結晶化する
工程とを含む。
作用
基盤に単結晶を使用することによって、基盤上に堆積す
る炭素原子に異方性を付与することができる。
る炭素原子に異方性を付与することができる。
また上記の製造方法によれば、高い単結晶化が得られる
。すなわち、基盤に単結晶を使用することのみでは、基
盤との界面の状況が理想的ではないために単結晶性は完
全ではない。イオン注入を行いダイアモンド膜及び界面
を乱すことにより、界面との整合性を向上し、且つ、一
般に低温では固相成長は非常に遅いが、結晶成長速度を
格段に向上することが出来、高い単結晶化が得られるも
のと推定される。
。すなわち、基盤に単結晶を使用することのみでは、基
盤との界面の状況が理想的ではないために単結晶性は完
全ではない。イオン注入を行いダイアモンド膜及び界面
を乱すことにより、界面との整合性を向上し、且つ、一
般に低温では固相成長は非常に遅いが、結晶成長速度を
格段に向上することが出来、高い単結晶化が得られるも
のと推定される。
実施例
低温低圧のプラズマを用いて基盤上にダイアモンドを成
長させると上述の様に多結晶膜が成長する。基盤を高温
に加熱しても単結晶化せずやはり多結晶膜が成長する。
長させると上述の様に多結晶膜が成長する。基盤を高温
に加熱しても単結晶化せずやはり多結晶膜が成長する。
本発明においては、基盤に単結晶基盤を適用する。又、
適切なる方位を選ぶことによってさらに結晶度の向上し
たダイアモンド膜を形成でき、大面積単結晶基盤上にエ
ピタキシャル成長し、且つ単結晶であるダイアモンド膜
を有する単結晶ダイアモンド膜複合体を得ることができ
る。
適切なる方位を選ぶことによってさらに結晶度の向上し
たダイアモンド膜を形成でき、大面積単結晶基盤上にエ
ピタキシャル成長し、且つ単結晶であるダイアモンド膜
を有する単結晶ダイアモンド膜複合体を得ることができ
る。
さらに大面積化する為に、大面積単結晶基盤上の保護層
に設けた島状の開口部を通してエピタキシャル成長させ
、連続した膜でなく、島状に分割せしめることによって
、安定した大面積島状単結晶ダイアモンド膜複合体を得
る。
に設けた島状の開口部を通してエピタキシャル成長させ
、連続した膜でなく、島状に分割せしめることによって
、安定した大面積島状単結晶ダイアモンド膜複合体を得
る。
単結晶基盤としてＧｅ単結晶を用いれば、さらに優れた
結晶度を持ち、またその（１１１）面を適用することに
よって一層優れた単結晶ダイアモンド膜複合体が得られ
る。
結晶度を持ち、またその（１１１）面を適用することに
よって一層優れた単結晶ダイアモンド膜複合体が得られ
る。
この様な単結晶ダイアモンド複合体は、大面積単結晶基
盤上に多結晶ダイアモンド膜を形成する工程と、炭素を
主としたイオン種をイオン注入する工程と、さらに熱処
理を施すことによってエピタキシャル成長せしめ単結晶
化する工程を少なくとも経ることによって製造できる。
盤上に多結晶ダイアモンド膜を形成する工程と、炭素を
主としたイオン種をイオン注入する工程と、さらに熱処
理を施すことによってエピタキシャル成長せしめ単結晶
化する工程を少なくとも経ることによって製造できる。
又、保護層を設ける工程と、その保ｍ（［に開口部を設
ける工程を追加することによって、大面積島状単結晶ダ
イアモンド膜複合体の製造することができる。
ける工程を追加することによって、大面積島状単結晶ダ
イアモンド膜複合体の製造することができる。
さらに、アモルファスＧｅ膜を介在させることによって
、安定した単結晶化が実現される。アモルアスＧｅ膜を
介在せしめることによって界面の酸素などの有害元素を
除去し固相成長の阻害因子を取り除けた為と思われる。
、安定した単結晶化が実現される。アモルアスＧｅ膜を
介在せしめることによって界面の酸素などの有害元素を
除去し固相成長の阻害因子を取り除けた為と思われる。
以下に本発明の具体例を示す。
基盤としてＳｉ＋ Ｇｅ、Ｓｎの単結晶を用い、２ｃ
ｍの薄い円盤状に加工し、鏡面に化学機械的に研磨した
清浄な面を得た。この面を各々（１００）、 （１１０
）、 （１１１）にほぼ一致せしめた種々の試料を準備
した後にダイアモンド膜のプラズマ成長を行なった。原
料ガスとして露点−９０″Ｃのメタンを１００ｃｃ／分
、補助ガスとして露点−９０°Ｃの水素を同時に混合し
て３００ｃｃ／分を１０ｍＴｏ ｒ ｒの真空室内に送
り、上記基盤を約４００°Ｃに保った表面に５００Ｗの
ｒｆプラズマ入力下で分解、ダイアモンド化して基盤上
に厚さ５００Ａ堆積せしめた。堆積直後にさらに続けて
イオン注入を行なった。加速電圧１００に■で、炭素イ
オン量は約１０ｘ １０”／ｃｍ２であった。これをさ
らにそのまま８００″Ｃの温度の２０秒急速加熱を行な
った。この後、さらに続けてプラズマ成長を行い、総厚
さ０． ３μｍに成長させた。
ｍの薄い円盤状に加工し、鏡面に化学機械的に研磨した
清浄な面を得た。この面を各々（１００）、 （１１０
）、 （１１１）にほぼ一致せしめた種々の試料を準備
した後にダイアモンド膜のプラズマ成長を行なった。原
料ガスとして露点−９０″Ｃのメタンを１００ｃｃ／分
、補助ガスとして露点−９０°Ｃの水素を同時に混合し
て３００ｃｃ／分を１０ｍＴｏ ｒ ｒの真空室内に送
り、上記基盤を約４００°Ｃに保った表面に５００Ｗの
ｒｆプラズマ入力下で分解、ダイアモンド化して基盤上
に厚さ５００Ａ堆積せしめた。堆積直後にさらに続けて
イオン注入を行なった。加速電圧１００に■で、炭素イ
オン量は約１０ｘ １０”／ｃｍ２であった。これをさ
らにそのまま８００″Ｃの温度の２０秒急速加熱を行な
った。この後、さらに続けてプラズマ成長を行い、総厚
さ０． ３μｍに成長させた。
得られた膜は、Ｘ線解析の結果、イオン注入前では微細
粒径のダイアモンド多結晶膜であり、イオン注入後では
アモルファス状に変化し、さらに熱処理後には、第１表
に示す様にかなりの試料が単結晶状になっており、続け
て成長した膜も同様の単結晶化を示すことが示された。
粒径のダイアモンド多結晶膜であり、イオン注入後では
アモルファス状に変化し、さらに熱処理後には、第１表
に示す様にかなりの試料が単結晶状になっており、続け
て成長した膜も同様の単結晶化を示すことが示された。
第１表
＊１： （１１１）面配向
＊２： （１１０）面配向
＊３： （１００）面配向
次に基盤上に先ずＧｅ薄膜を約１０Ａ蒸着した後に上記
の工程を経たところ、同様の単結晶化結果を得た。全体
として約２〜３％の改善がなされた。
の工程を経たところ、同様の単結晶化結果を得た。全体
として約２〜３％の改善がなされた。
さらに３００ＡのＳｉＮ膜を先ず形成し、そのＳｉＮ膜
に５×１０μｍ角の窓を開け、その上に上記の工程を経
たところ、やはり良好な単結晶化の結果を得た。全体と
して約３〜４％の改善を得た。
に５×１０μｍ角の窓を開け、その上に上記の工程を経
たところ、やはり良好な単結晶化の結果を得た。全体と
して約３〜４％の改善を得た。
両者を組み合わせて約５〜６％の改善が認められた。
発明の効果
本発明によれば、良好な大面積のダイアモンド単結晶膜
を得ることが出来る。
を得ることが出来る。
Claims (8)
- （１）単結晶基盤上に、エピタキシャル成長し、且つ単
結晶であるダイアモンド膜を設けたことを特徴とする単
結晶ダイアモンド膜複合体。 - （２）単結晶基盤上に保護層が設けられ、ダイアモンド
膜が、前記保護層に島状に設けられた開口部を通してエ
ピタキシャル成長した島状の単結晶膜であることを特徴
とする請求項１に記載の単結晶ダイアモンド膜複合体。 - （３）単結晶基盤がＧｅ単結晶であることを特徴とする
請求項１または２に記載の単結晶ダイアモンド膜複合体
。 - （４）単結晶基盤がＧｅ単結晶であり、基盤面が（１１
１）面であることを特徴とする請求項３に記載の単結晶
ダイアモンド膜複合体。 - （５）単結晶基盤上に多結晶ダイアモンド膜を形成する
工程と、炭素を主とするイオン種をイオン注入する工程
と、熱処理を施すことによって前記多結晶ダイアモンド
膜をエピタキシャル成長せしめ単結晶化する工程とを含
むことを特徴とする単結晶ダイアモンド膜複合体の製造
方法。 - （６）単結晶基盤上に保護層を設ける工程と、該保護層
に島状の開口部を設ける工程と、多結晶ダイアモンド膜
を形成する工程と、炭素を主とするイオン種をイオン注
入する工程と、熱処理を施すことによって、少なくとも
前記保護層の開口部を通して前記多結晶ダイアモンド膜
をエピタキシャル成長せしめ単結晶化する工程とを含む
ことを特徴とする単結晶ダイアモンド膜複合体の製造方
法。 - （７）単結晶基盤がＧｅ単結晶であり、（１１１）面を
有していることを特徴とする請求項５または６に記載の
単結晶ダイアモンド膜複合体の製造方法。 - （８）基盤とダイアモンド膜の間にアモルファスＧｅ膜
を形成する工程を含むことを特徴とする請求項５〜７の
いずれかに記載の単結晶ダイアモンド膜複合体の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63307385A JP2814503B2 (ja) | 1988-12-05 | 1988-12-05 | 単結晶ダイアモンド膜複合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63307385A JP2814503B2 (ja) | 1988-12-05 | 1988-12-05 | 単結晶ダイアモンド膜複合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02153894A true JPH02153894A (ja) | 1990-06-13 |
| JP2814503B2 JP2814503B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=17968417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63307385A Expired - Fee Related JP2814503B2 (ja) | 1988-12-05 | 1988-12-05 | 単結晶ダイアモンド膜複合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2814503B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04242922A (ja) * | 1991-01-08 | 1992-08-31 | Kobe Steel Ltd | ダイヤモンド薄膜へのオーミック電極形成方法 |
| CN110857467A (zh) * | 2018-08-23 | 2020-03-03 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种金刚石复合片及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS623095A (ja) * | 1985-06-07 | 1987-01-09 | モリソン・パンプス・エスエイ・（プロプライアタリ−）・リミテツド | 結晶生長法 |
| JPS63252997A (ja) * | 1987-04-07 | 1988-10-20 | Sharp Corp | ダイヤモンド単結晶の製造方法 |
-
1988
- 1988-12-05 JP JP63307385A patent/JP2814503B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS623095A (ja) * | 1985-06-07 | 1987-01-09 | モリソン・パンプス・エスエイ・（プロプライアタリ−）・リミテツド | 結晶生長法 |
| JPS63252997A (ja) * | 1987-04-07 | 1988-10-20 | Sharp Corp | ダイヤモンド単結晶の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04242922A (ja) * | 1991-01-08 | 1992-08-31 | Kobe Steel Ltd | ダイヤモンド薄膜へのオーミック電極形成方法 |
| CN110857467A (zh) * | 2018-08-23 | 2020-03-03 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种金刚石复合片及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2814503B2 (ja) | 1998-10-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |