JPH04174517A - Manufacture of diamond semiconductor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[a集土の利用分野]
本発明は、電子材料等に有用な、ダイヤモンド半導体の
製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [A Field of Application of Soil Collection] The present invention relates to a method for manufacturing a diamond semiconductor useful for electronic materials and the like.
[従来の技術]
従来より一周期律表のIII b族の元素またはvb族
の元素などがドーピングされた、いわゆるダイヤモンド
半導体は、Siなど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い
、電子の移動度もslとほぼ同じである、比誘電率が小
さい、熱伝導率が大きい等の利点を有している。[Prior Art] So-called diamond semiconductors doped with elements of Group IIIB or Group VB of the Periodic Table have an extremely larger band gap (about 5.4 eV) than semiconductors such as Si. It has advantages such as high hole mobility, almost the same electron mobility as sl, low dielectric constant, and high thermal conductivity.
こ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)〜(cl)の方法が知られている。As methods for manufacturing this diamond semiconductor, the following methods (a) to (cl) are conventionally known.
(a)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照射することにより、その不純物
イオンをダイヤモンド結晶内に注入する方法(イオン注
入法)。(a) A method of implanting impurity ions into a diamond crystal by bringing the impurity ions into a high energy state and irradiating the impurity ions into the diamond crystal (ion implantation method).
(b)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(ドーピングガスンを導入する方法。(b) When performing vapor phase synthesis of diamond crystals on a substrate,
A method in which a gas containing impurities (doping gas) is introduced together with the raw material gas for diamond crystals.
(C)基体上にダイヤモンド結晶を気相合成する際に、
ダイヤモンド結晶原料の液状有機化合物中にII、 I
II、 V、 VT族の元素を含む化合物を溶解して、
不純物を導入する方法。(C) When performing vapor phase synthesis of diamond crystals on a substrate,
II, I in the liquid organic compound of diamond crystal raw material
By dissolving a compound containing elements of groups II, V, and VT,
A method of introducing impurities.
((1)ダイヤモンド結晶上に不純物を含む膜を積層し
、加熱することで不純物をダイヤモンド結晶中に固相−
固相拡散させる方法(特開平1−308900号公報)
。((1) A film containing impurities is layered on a diamond crystal and heated to remove the impurities into a solid phase in the diamond crystal.
Solid phase diffusion method (Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-308900)
.
[発明が解決しようとするi!題コ
しかしながら、上記(a)〜(d)の従来の方法には、
各々以下のような課題があった。[The invention attempts to solve i! However, in the conventional methods (a) to (d) above,
Each of them had the following issues.
まず(a)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
生じやすく、また、イオン注入の為の高価な装置を必要
とする。First, in the method (a) of implanting ions, 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.
また、(a)〜(d)いずれの方法においても、ホウ素
を導入することにより、安定にp型半導体を作成するこ
とができるが、窒素、リンの導入により作成したn型半
導体は、再現性が悪く、また、抵抗値も103Ω・cm
程度以上であり、102Ω・Cm以下の低抵抗値が得ら
れなり1゜また、イオン注入法でリチウムイオンをダイ
ヤモンドに導入しn型半導体を得ることができるが、イ
オン注入後に千数百度℃でアニール処理する必要がある
など生産性に問題がある。Furthermore, in any of the methods (a) to (d), a p-type semiconductor can be stably created by introducing boron, but an n-type semiconductor created by introducing nitrogen or phosphorus cannot be reproducibly produced. is poor, and the resistance value is also 103Ω・cm.
It is possible to obtain an n-type semiconductor by introducing lithium ions into diamond using the ion implantation method, but after ion implantation, it is possible to obtain a low resistance value of 102Ω・Cm or less. There are problems with productivity, such as the need for annealing.
このように、従来は、安価で再現性のよい、低抵抗のn
型半導体ダイヤモンドを作成することができなかった。In this way, conventionally, low-resistance n
type semiconductor diamond could not be created.
本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
、その目的は、ダイヤモンドの気相合成において安価で
再現性よく、低抵抗値のn型のダイヤモンド半導体を製
造することができる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 in view of the problems of the prior art described above, and its object is to produce a diamond semiconductor that is inexpensive, has good reproducibility, and can produce a low-resistance n-type diamond semiconductor through diamond vapor phase synthesis. The purpose of this invention is to provide a method for manufacturing the same.
[a題を解決するための手段]
本発明によるダイヤモンド半導体の製造方法は、ダイヤ
モンド結晶上にドナーとして働く不純物を含む膜を積層
させる工程と、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−固相拡散される工程
とを、麦なくとも有するダイヤモンド半導体の製造方法
であって、該ドナーとして働く不純物として、リチウム
またはリチウムを含有する化合物を用いることを特徴と
する。[Means for Solving Problem a] The method for manufacturing a diamond semiconductor according to the present invention includes the steps of stacking a film containing impurities that act as donors on a diamond crystal, and removing the impurities from within the film by heating. A method for producing a diamond semiconductor, which at least includes a step of solid phase-solid phase diffusion into a diamond crystal, characterized in that lithium or a lithium-containing compound is used as an impurity that acts as a donor. .
[作用コ
以下に本発明の作用を本発明の詳細な構成とともに説明
する。[Function] The function of the present invention will be explained below along with the detailed structure of the present invention.
本発明者は、その目的を達成すべく鋭意検討の結集、ダ
イヤモンド結晶上にドナーとして働く不純物を含む膜を
積層させる工程と、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
程を有するダイヤモンド半導体の製造方法において、該
ドナーとして働く不純物として、リチウムまたはリチウ
ムを含有する化合物を用いることにより、安価で再現性
よく低抵抗のダイヤモンド半導体を製造することが可能
であることを見い出した。In order to achieve this objective, the present inventor has conducted extensive research and has developed a process of stacking a film containing an impurity that acts as a donor on a diamond crystal, and a process to solidify the impurity from within the film into the diamond crystal by heating. In a method for manufacturing a diamond semiconductor that includes a step of phase-solid phase diffusion, by using lithium or a lithium-containing compound as an impurity that acts as a donor, it is possible to manufacture a diamond semiconductor at low cost and with good reproducibility and low resistance. I found out that it is possible.
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、たとえば
ダイヤモンド単結晶、Si、Ta。The diamond crystal used in the method of the present invention includes, for example, diamond single crystal, Si, and Ta.
MO,S i 02 、AA203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、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結晶などが含まれる。These include diamond polycrystals formed by a vapor phase method on substrates such as MO, S i 02 , AA203, etc., and diamond epitaxial crystals 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.
本発明に用いられる、リチウムまたはリチウムを含有す
る化合物としては、たとえばリチウム単体(L i )
、酸化リチウム(L i20 ) 、水酸化リチウム
(LiOH)、塩化リチウム(LiCλ)などをあげる
ことができるが、Liを含有するものであればいずれの
ものでもよい。Examples of lithium or lithium-containing compounds used in the present invention include simple lithium (L i )
, lithium oxide (L i20 ), lithium hydroxide (LiOH), lithium chloride (LiCλ), etc., but any material containing Li may be used.
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.
積層形成方法の一態様としては、たとえば不純物が分散
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 formation 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.
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、たと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; for example, a spin code method can be used.
また、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。Further, the dispersion liquid to be applied is not particularly limited as long as it has suitably good film-forming properties, and an appropriate solvent may be used depending on the type of impurity.
さらに、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。Furthermore, for the purpose of maintaining the dispersibility of impurities, a suitable organic binder or the like may be added to prepare a dispersion liquid.
たとえば、金属リチウムを不純物として用いる場合、ア
ルコール系溶媒に金属リチウムを溶解し、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。For example, when metallic lithium is used as an impurity, metallic lithium can be dissolved in an alcohol-based solvent and the solution can be applied onto the diamond crystal.
また、Rn S i (OH) 4−n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。Moreover, the above-mentioned impurities can be added to a silicon-based compound represented by the structural formula Rn Si (OH) 4-n to form a dispersion.
さらに、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。Furthermore, the impurities described above can be added to a suitable metal hydroxide colloid, metal acid ester, metal alcoholate, etc. to prepare a dispersion.
そのうちの金属アルコレートとしては、たとえばエチレ
ンシリケー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。Examples of metal alcoholates include ethylene silicate and silicon tetraethoxide.
また、他の積層形成方法としては、リチウムまたはリチ
ウム含有化合物を真空中(10−’Torr以上)で、
抵抗加熱法、電子銃蒸着法を用いて、ダイヤモンド膜上
に形成する等の方法を挙げることができる。In addition, as another method for forming a layer, lithium or a lithium-containing compound is deposited in a vacuum (10-'Torr or more),
Examples of methods include forming the diamond film on a diamond film using a resistance heating method or an electron gun evaporation method.
膜中における不純物濃度としては1〜10’ppmが好
ましく、10〜10 ”ppmがより好ましく、20〜
500 ppmが最適である。The impurity concentration in the film is preferably 1 to 10'ppm, more preferably 10 to 10''ppm, and 20 to 10''ppm.
500 ppm is optimal.
また、膜厚としては0.1〜10μmが好ましく、1〜
5μmがより好ましい。In addition, the film thickness is preferably 0.1 to 10 μm, and 1 to 10 μm.
5 μm is more preferable.
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からダイヤモン
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
、ダイヤモンド半導体の所望の電気伝導度などに応じて
適宜設定することが必要であり、特に限定されるもので
はないが、たとえば好ましくは600〜1200を程度
の温度を挙げることができ、より好ましくは800〜1
000℃である。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 is necessary to set the temperature appropriately depending on the temperature, etc., and it is not particularly limited.
000℃.
加熱時間は、ダイヤモンド半導体の所望の電気伝導度に
応じて適宜設定することが必要で、特に限定されるもの
ではないが、たとえば30分〜100時間、好ましくは
1時間〜10時間程度行えばよい。The heating time needs to be set appropriately depending on the desired electrical conductivity of the diamond semiconductor, and is not particularly limited, but may be performed for, for example, about 30 minutes to 100 hours, preferably about 1 hour to 10 hours. .
また、その加熱は反応室内に例えばN、ガス、希ガス、
02ガス等を導入しつつ行なえばよい。ガスの圧力は、
たとえば100〜1000Torr、流量は、iIL/
min程度導入する。In addition, the heating can be performed using, for example, N, gas, rare gas, etc. in the reaction chamber.
This may be carried out while introducing 02 gas or the like. The pressure of the gas is
For example, 100 to 1000 Torr, the flow rate is iIL/
Introduce about min.
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に、不純物含有膜を除去する必要
が有る場合には、たとえばエツチングなどにより除去す
ることができる。エッチングン夜として、種々の酸やア
ルカリ、たとえばHF溶液、KOH溶液などを用いるこ
とにより容易に膜を除−去することができる。If it is necessary to remove the impurity-containing film after the desired diamond semiconductor is formed by diffusing impurities as described above, the impurity-containing film can be removed, for example, by etching. The film can be easily removed by using various acids and alkalis, such as HF solution and KOH solution, as an etching agent.
本発明の方法に用いることのできる製造装置は、上述し
たような不純物を固相−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 as long as it has means for heating to enable solid phase-solid phase diffusion of impurities as described above.
また、種々の基板上に気相法によりダイヤモンド薄膜を
形成する方法としては、たとえば熱フィラメントCVD
(化学的気相蒸着)法や、マイクロ波プラズマCVD
法、高周波プラズマCVD法、直流プラズマCVD法な
どを挙げることができ、特に限定されるものではない。In addition, methods for forming diamond thin films on various substrates by vapor phase methods include, for example, hot filament CVD.
(chemical vapor deposition) method, microwave plasma CVD
method, high frequency plasma CVD method, direct current plasma CVD method, etc., and is not particularly limited.
第2図に本発明に用いることのできるダイヤモンドの形
成装置の一例を示す。FIG. 2 shows an example of a diamond forming apparatus that can be used in 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
ため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に反応ガスを供給す
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 the plasma generation chamber 4, a system 6 for supplying a reactive gas to the plasma generation chamber 4, and a waveguide for introducing microwaves from a microwave oscillator 7. It has a configuration including a pipe 8 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、水素を生成させて、基体5上にダイ
ヤモンドを生成する。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 non-polar discharge in the plasma generation chamber 4, and this discharge generates hydrocarbons and hydrogen in an excited state, which are then deposited on the substrate 5. Generate diamonds.
このように形成したダイヤモンド膜上に、前述したよう
に、リチウムまたはリチウム含有化合物を含む膜を積層
させ、さらに、加熱することにより、リチウムが固相−
固相拡散によりダイヤモンド中に拡散し、n型半導体ダ
イヤモンドが得られる。As described above, a film containing lithium or a lithium-containing compound is laminated on the diamond film thus formed, and then heated, so that lithium is in the solid phase.
It diffuses into diamond by solid-phase diffusion to obtain n-type semiconductor diamond.
[実施例コ
次に本発明の実施例を示す。 ゛
(実施例1)
まず第2図に示す装置を用い、以下の条件で、Si (
100)基板(15mmx 15mm、厚さ0.5mm
)に厚さ約3μmのダイヤント多結晶膜を形成した。[Example] Next, an example of the present invention will be shown. (Example 1) First, using the apparatus shown in FIG. 2, Si (
100) Substrate (15mm x 15mm, thickness 0.5mm)
) was formed with a diamond polycrystalline film having a thickness of about 3 μm.
原料ガス ;COガス 5SCCM
H2ガス 11005CC
ガス圧 ;20Torr
マイクロ波;2.45GHz
放電電力 、aoow
′基板温度 ;880℃
なお、この膜がダイヤモンド結晶であることは、ラマン
分光分析法により確認した。Raw material gas: CO gas 5SCCM H2 gas 11005CC Gas pressure: 20 Torr Microwave: 2.45 GHz Discharge power, aoow' Substrate temperature: 880° C. It was confirmed by Raman spectroscopy that this film was a diamond crystal.
次に、金属リチウムをエチルアルコールに2.0g/1
00m1lの割合で溶解し、さらに、メチルセロソルブ
溶媒に溶解させた。この溶液を前記基板のダイヤモンド
膜上にスピンナーを用いて回転数250Orpmで15
秒間塗布した。さらに、この基板を大気中において、1
50℃で20分間ベーキングを行なった。Next, 2.0 g/1 of metallic lithium was added to ethyl alcohol.
00ml/1l, and further dissolved in methyl cellosolve solvent. This solution was applied onto the diamond film of the substrate using a spinner at a rotation speed of 250 rpm for 15 minutes.
Applied for seconds. Furthermore, this substrate was placed in the atmosphere for 1
Baking was performed at 50°C for 20 minutes.
次いで、この基板を、N2ガスを1にの流量で導入しつ
つ、常圧下で拡散炉により900℃で1時間、固相−固
相拡散を行なった。Next, this substrate was subjected to solid phase-solid phase diffusion at 900° C. for 1 hour under normal pressure in a diffusion furnace while introducing N2 gas at a flow rate of 1:1.
次いで、ダイヤモンド膜上の塗膜をHF溶液により除去
し、ダイヤモンド半導体を作成した。Next, the coating film on the diamond film was removed using an HF solution to create a diamond semiconductor.
以上のようにして得られたダイヤモンド半導体は、比抵
抗I X 102Ω・cm程度のn型半導体であった。The diamond semiconductor obtained as described above was an n-type semiconductor with a specific resistance I x about 10 2 Ω·cm.
(実施例2)
まず、実施例1と同様にして、ダイヤモンド薄膜をSi
基板上に形成した。(Example 2) First, in the same manner as in Example 1, a diamond thin film was deposited on Si.
formed on a substrate.
次に、炭酸リチウム(Li2CO3)を純水中に1.5
g/100mj2の割合で溶解し、さらにメチルセロソ
ルブ溶液に溶解した。この溶液をSi基板上のダイヤモ
ンド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, add 1.5% lithium carbonate (Li2CO3) to pure water.
g/100 mj2, and further dissolved in a methyl cellosolve solution. This solution was applied onto the diamond film on the Si substrate using a spinner at a rotation speed of 2000 rpm for 15 seconds.
さらに、この基板を大気中において、150℃で20分
間ベーキングを行なった。Furthermore, this substrate was baked at 150° C. for 20 minutes in the atmosphere.
次いで、この基板を、N、ガスを1j2の流量で導入し
つつ、常圧下で拡散炉により950℃で2時間、固相−
固相拡散を行なった。Next, this substrate was subjected to solid phase treatment at 950°C for 2 hours in a diffusion furnace under normal pressure while introducing N gas at a flow rate of 1j2.
Solid phase diffusion was performed.
次いで、ダイヤモンド膜上の塗膜をHF溶液により除去
し−ダイヤモンド半導体を作成した。Next, the coating film on the diamond film was removed using an HF solution to create a diamond semiconductor.
以上のようにして得られたダイヤモンド半導体は、比抵
抗10Ω・cm程度のn型半導体であつた。The diamond semiconductor obtained as described above was an n-type semiconductor with a specific resistance of about 10 Ω·cm.
(実施例3)
まず、実施例1と同様にして、ダイヤモンド薄膜をSi
基板上に形成した。(Example 3) First, in the same manner as in Example 1, a diamond thin film was deposited on Si.
formed on a substrate.
次に、Si基板上のダイヤモンド膜上にフッ化リチウム
(LiF)を真空蒸着(抵抗加熱法、圧力1xlO−’
Torr)により膜厚約2000人形成した。Next, lithium fluoride (LiF) was vacuum evaporated on the diamond film on the Si substrate (resistance heating method, pressure 1xlO-'
Torr) was used to form a film with a thickness of about 2,000 layers.
次いで、この基板を、N2ガスをIILの流量で導入し
つつ、常圧下で拡散炉により800℃で2時間、固相−
固相拡散を行なった。Next, this substrate was heated in a solid phase at 800°C for 2 hours in a diffusion furnace under normal pressure while introducing N2 gas at a flow rate of IIL.
Solid phase diffusion was performed.
次いで、ダイヤモンド膜上の塗膜をHF溶液により除去
し、ダイヤモンド半導体を作成した。Next, the coating film on the diamond film was removed using an HF solution to create a diamond semiconductor.
以上のようにして得られたダイヤモンド半導体は、比抵
抗50Ω・am程度のn型半導体であった。The diamond semiconductor obtained as described above was an n-type semiconductor with a specific resistance of about 50 Ω·am.
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によれば、低抵抗値のn型
半導体ダイヤモンドを形成することが可能となった。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it has become possible to form an n-type semiconductor diamond with a low resistance value.
本発明で得られたn型半導体ダイヤモンドは、高圧力半
導体や高温で使用可能な半導体など巾広い分野に利用す
ることが可能である。The n-type semiconductor diamond obtained by the present invention can be used in a wide range of fields such as high-pressure semiconductors and semiconductors that can be used at high temperatures.
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(c)は本発明の製造方法における工程
を概略的に示す模式図である。
第2図は、ダイヤモンド形成に用いることのできる装置
の一例を示す模式図である。
(符号の説明)
1・・・ダイヤモンド結晶、2・・・不純物含有膜、2
a・・・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。
第1図BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1(a) to 1(c) are schematic diagrams schematically showing 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 for diamond formation. (Explanation of symbols) 1... Diamond crystal, 2... Impurity-containing film, 2
a... Impurity, 3... Diamond semiconductor, 4...
- Plasma generation chamber, 5... Substrate, 6... Reaction gas supply system, 7... Microwave oscillator, 8... Waveguide, 9
...Exhaust system. Figure 1
Claims (1)
膜を積層させる工程と、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、少なくとも有するダイヤモンド半導体の
製造方法であって、該ドナーとして働く不純物として、
リチウムまたはリチウムを含有する化合物を用いること
を特徴とするダイヤモンド半導体の製造方法。A diamond semiconductor comprising at least a step of laminating a film containing an impurity acting as a donor on a diamond crystal, and a step of solid-phase-solid-phase diffusing the impurity from the film into the diamond crystal by heating. A manufacturing method, wherein the impurity serving as the donor includes:
A method for producing a diamond semiconductor, characterized by using lithium or a compound containing lithium.
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0646968A1 (en) * | 1993-09-30 | 1995-04-05 | Sony Corporation | Method of manufacturing diamond semiconductor |
US7255744B2 (en) | 2002-12-27 | 2007-08-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Low-resistivity n-type semiconductor diamond and method of its manufacture |
JP2008244446A (en) * | 2007-02-28 | 2008-10-09 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Semiconductor device manufacturing method |
WO2011090216A1 (en) * | 2010-01-25 | 2011-07-28 | 日立化成工業株式会社 | n-TYPE DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, METHOD FOR MANUFACTURING n-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD FOR MANUFACTURING SOLAR CELL |
WO2011096301A1 (en) * | 2010-02-03 | 2011-08-11 | 日立化成工業株式会社 | COMPOSITION FOR FORMATION OF p-TYPE DIFFUSION LAYER, PROCESS FOR PRODUCTION OF p-TYPE DIFFUSION LAYER, AND PROCESS FOR PRODUCTION OF SOLAR BATTERY CELL |
WO2011132781A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 日立化成工業株式会社 | n-TYPE DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, METHOD OF PRODUCING n-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD OF PRODUCING SOLAR CELL ELEMENT |
WO2011132778A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 日立化成工業株式会社 | COMPOSITION THAT FORMS p-TYPE DIFFUSION LAYER, METHOD FOR PRODUCING p-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD FOR PRODUCING SOLAR CELL ELEMENT |
WO2011132777A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 日立化成工業株式会社 | COMPOSITION THAT FORMS n-TYPE DIFFUSION LAYER, METHOD FOR PRODUCING n-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD FOR PRODUCING SOLAR CELL ELEMENT |
WO2011132782A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 日立化成工業株式会社 | p-TYPE DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, METHOD OF PRODUCING p-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD OF PRODUCING SOLAR CELL ELEMENT |
WO2011132779A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 日立化成工業株式会社 | n-TYPE DIFFUSION LAYER-FORMING COMPOSITION, n-TYPE DIFFUSION LAYER PRODUCTION METHOD AND SOLAR CELL COMPONENT PRODUCTION METHOD |
WO2011132780A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 日立化成工業株式会社 | p-TYPE DIFFUSION LAYER-FORMING COMPOSITION, p-TYPE DIFFUSION LAYER PRODUCTION METHOD AND SOLAR CELL COMPONENT PRODUCTION METHOD |
WO2011162394A1 (en) * | 2010-06-24 | 2011-12-29 | 日立化成工業株式会社 | IMPURITIES DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, n-TYPE DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, METHOD FOR MANUFACTURING n-TYPE DIFFUSION LAYER, p-TYPE DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, METHOD FOR MANUFACTURING p-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD FOR MANUFACTURING SOLAR CELL ELEMENTS |
WO2012005253A1 (en) * | 2010-07-07 | 2012-01-12 | 日立化成工業株式会社 | Composition for forming impurity diffusion layer, process for producing impurity diffusion layer, and process for producing solar cell element |
-
1990
- 1990-11-07 JP JP30134190A patent/JPH04174517A/en active Pending
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0646968A1 (en) * | 1993-09-30 | 1995-04-05 | Sony Corporation | Method of manufacturing diamond semiconductor |
US7255744B2 (en) | 2002-12-27 | 2007-08-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Low-resistivity n-type semiconductor diamond and method of its manufacture |
JP2008244446A (en) * | 2007-02-28 | 2008-10-09 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Semiconductor device manufacturing method |
WO2011090216A1 (en) * | 2010-01-25 | 2011-07-28 | 日立化成工業株式会社 | n-TYPE DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, METHOD FOR MANUFACTURING n-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD FOR MANUFACTURING SOLAR CELL |
JP4868079B1 (en) * | 2010-01-25 | 2012-02-01 | 日立化成工業株式会社 | N-type diffusion layer forming composition, n-type diffusion layer manufacturing method, and solar cell manufacturing method |
WO2011096301A1 (en) * | 2010-02-03 | 2011-08-11 | 日立化成工業株式会社 | COMPOSITION FOR FORMATION OF p-TYPE DIFFUSION LAYER, PROCESS FOR PRODUCTION OF p-TYPE DIFFUSION LAYER, AND PROCESS FOR PRODUCTION OF SOLAR BATTERY CELL |
WO2011132780A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 日立化成工業株式会社 | p-TYPE DIFFUSION LAYER-FORMING COMPOSITION, p-TYPE DIFFUSION LAYER PRODUCTION METHOD AND SOLAR CELL COMPONENT PRODUCTION METHOD |
WO2011132781A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 日立化成工業株式会社 | n-TYPE DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, METHOD OF PRODUCING n-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD OF PRODUCING SOLAR CELL ELEMENT |
WO2011132782A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 日立化成工業株式会社 | p-TYPE DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, METHOD OF PRODUCING p-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD OF PRODUCING SOLAR CELL ELEMENT |
WO2011132779A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 日立化成工業株式会社 | n-TYPE DIFFUSION LAYER-FORMING COMPOSITION, n-TYPE DIFFUSION LAYER PRODUCTION METHOD AND SOLAR CELL COMPONENT PRODUCTION METHOD |
WO2011132778A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 日立化成工業株式会社 | COMPOSITION THAT FORMS p-TYPE DIFFUSION LAYER, METHOD FOR PRODUCING p-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD FOR PRODUCING SOLAR CELL ELEMENT |
US9608143B2 (en) | 2010-04-23 | 2017-03-28 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Composition for forming N-type diffusion layer, method of forming N-type diffusion layer, and method of producing photovoltaic cell |
US9520529B2 (en) | 2010-04-23 | 2016-12-13 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Composition for forming P-type diffusion layer, method of forming P-type diffusion layer, and method of producing photovoltaic cell |
WO2011132777A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 日立化成工業株式会社 | COMPOSITION THAT FORMS n-TYPE DIFFUSION LAYER, METHOD FOR PRODUCING n-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD FOR PRODUCING SOLAR CELL ELEMENT |
JP5541358B2 (en) * | 2010-04-23 | 2014-07-09 | 日立化成株式会社 | N-type diffusion layer forming composition, n-type diffusion layer manufacturing method, and solar cell element manufacturing method |
JP5541359B2 (en) * | 2010-04-23 | 2014-07-09 | 日立化成株式会社 | P-type diffusion layer forming composition, method for producing p-type diffusion layer, and method for producing solar cell element |
JP5573946B2 (en) * | 2010-04-23 | 2014-08-20 | 日立化成株式会社 | P-type diffusion layer forming composition, method for producing p-type diffusion layer, and method for producing solar cell element |
JP5573945B2 (en) * | 2010-04-23 | 2014-08-20 | 日立化成株式会社 | N-type diffusion layer forming composition, n-type diffusion layer manufacturing method, and solar cell element manufacturing method |
KR101484833B1 (en) * | 2010-04-23 | 2015-01-21 | 히타치가세이가부시끼가이샤 | n-TYPE DIFFUSION LAYER-FORMING COMPOSITION, n-TYPE DIFFUSION LAYER PRODUCTION METHOD AND SOLAR CELL COMPONENT PRODUCTION METHOD |
WO2011162394A1 (en) * | 2010-06-24 | 2011-12-29 | 日立化成工業株式会社 | IMPURITIES DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, n-TYPE DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, METHOD FOR MANUFACTURING n-TYPE DIFFUSION LAYER, p-TYPE DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, METHOD FOR MANUFACTURING p-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD FOR MANUFACTURING SOLAR CELL ELEMENTS |
WO2012005253A1 (en) * | 2010-07-07 | 2012-01-12 | 日立化成工業株式会社 | Composition for forming impurity diffusion layer, process for producing impurity diffusion layer, and process for producing solar cell element |
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