JPH0427199B2 - - Google Patents

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JPH0427199B2
JPH0427199B2 JP61139693A JP13969386A JPH0427199B2 JP H0427199 B2 JPH0427199 B2 JP H0427199B2 JP 61139693 A JP61139693 A JP 61139693A JP 13969386 A JP13969386 A JP 13969386A JP H0427199 B2 JPH0427199 B2 JP H0427199B2
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JP
Japan
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diamond
substrate
thin film
phase synthesis
vapor phase
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JP61139693A
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JPS62297298A (ja
Inventor
Kozo Nishimura
Koji Kobashi
Akimitsu Nakagami
Yoshihiko Oonishi
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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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、ダイヤモンドの気相合成法に関し、
詳細には基板上の希望部分にダイヤモンド薄膜を
形成できる様にしたダイヤモンドの気相合成法に
関するものである。
[従来の技術] ダイヤモンドは、高硬度であることを利用して
古くは切削工具用途を中心に広く使用されてき
た。一方近年では、熱伝導度が大きいこと、P型
伝導性を示し半導体としての利用可能性があるこ
と等に着目され、前者の特性を利用するものとし
てIC(集積回路)基板のヒートシンク(冷却用放
熱器)への適用が検討され、また後者の特性を利
用するものとして半導体素子等の電子技術分野に
も応用されるに至り、ダイヤモンド膜を形成する
為の技術が急速に開発されつつある。
ダイヤモンドの合成法としては、黒鉛を炭素原
料とし、Ni,Cr,Mn等を触媒として4〜7万気
圧、1000〜2000℃の高温・高圧で行なう高圧法が
知られているが、最近では気体状炭化水素を炭素
原料として比較的低圧条件下で行なう気相合成法
(以下CVD法と呼ぶこともある)も開発され特に
注目されている。CVD法によるダイヤモンドの
合成は、高圧法と比べてダイヤモンドの結晶が小
さくなるという欠点が従来より指摘されてきた
が、上述した様な電子技術分野への応用が進めら
れると、却つて薄膜の形成が容易であるという利
点が着目され、有用な技術であると位置付けられ
ている。そしてCVD法においても、 熱CVD法、化学輸送法、熱フイラメン
ト法、高周波法、マイクロ波法等の各種の方
法が知られている。
第2図はダイヤモンド気相合成装置の一例を示
す概略説明図である。当該装置はマイクロ波を応
用した技術であり、その概略は下記の如くであ
る。第2図において、マイクロ波照射装置1から
発信されたマイクロ波(例えば2.45GHz)は導波
管2を通つて、石英管4等によつて形成される反
応室3内に導かれる。一方H2供給装置5及び
CH4供給装置6から夫々H2ガス及びCH4ガスが
所定量(例えば約100SCCM)流出され所定割合
に混合(例えばCH41%−H299%)されつつ供
給管7を介して前記反応室3内に供給される。又
反応室3内は、所定量の混合ガスが吸引排気され
ることによつて予め定えた圧力(例えば40〜
50Torr)とされる(8は排気装置を示す)。反応
室3内には、支持棒10によつて所定位置に固定
された支持台11が設けられており、この支持台
11上にはSiウエハ等のダイヤモンド析出用基板
15が配置される。
この様にして混合ガスが供給された反応室3内
にマイクロ波の様な振動電波が導入されると、高
エネルギー電子によつて混合ガス成分々子が原
子・イオン・ラジカルに分解され、反応室3内に
は定常的なプラズマが発生する。前記基板15は
プラズマ発生領域に配置されており、当該基板1
5上には混合ガス中の炭素を原料として約1μ
m/時間程度の速度でダイヤモンド結晶が析出す
る。そして基板15の種類や処理条件に応じて微
結晶又は薄膜等の様に異なつた形態のものが得ら
れる。尚図中13は反射板であり、反応室3内を
拡散するマイクロ波を反射させる作用を果たす。
前記基板15としては前述したSiウエハ以外
に、Ta,Co,W,Mo等の金属材料が用いられ
る場合もあるが、特にSiウエハを用いる場合につ
いて説明すると、(1)鏡面仕上げがされている基板
15上を用いたときにはダイヤ微粒子が成長し、
(2)1μm程度のダイヤモンド・パウダーで表面を
バフ研磨し、微小な傷を高密度で形成したSiウエ
ハを用いたときには多結晶ダイヤモンドからなる
薄膜が形成される。基板15の表面をバフ研磨す
る理由は、ダイヤモンドの核が発生するに必要な
表面欠陥を基板15上に人工的に形成できるから
である。即ち、Siウエハの表面欠陥密度が十分に
高いとダイヤモンドの核発生が高密度で起こり、
生じたダイヤモンド微粒子が短時間で密着又は融
合し、多結晶ダイヤモンドからなる薄膜が形成で
きるのである。
[発明が解決しようとする問題点] 上述した様な従来技術を採用することによつて
基板上にダイヤモンドを形成すること自体は可能
となつたが、基板上の希望部分に任意に、即ち選
択的にダイヤモンド薄膜(又は微粒子)を形成す
ることはできないという問題があつた。しかしな
がら電子技術分野への応用等を考慮するならば、
基板上の希望部分に任意にダイヤモンド薄膜を形
成する技術の確立が望まれているのであるが、現
在のところではその様な技術は実現されていな
い。
結局本発明の目的は上記趣旨から明らかである
様に、基板上の希望する部分に任意にダイヤモン
ド薄膜を形成できる様なダイヤモンドの気相合成
法を提供する点にある。
[問題点を解決する為の手段] 上記問題点を解決し得た本発明方法とは、基板
上にダイヤモンドを気相合成するに当たり、前記
基板表面上のダイヤモンドが形成されるべき部分
をマスク部材で被覆すると共に、該マスク部材で
被覆された部分以外の残余の部分をアモルフアス
性材料で被覆し、しかる後、前記マスク部材を除
去して基板表面を露出し、気相合成を行なうこと
により該露出された基板表面部分にダイヤモンド
薄膜を形成する点に要旨を有するダイヤモンドの
気相合成法である。
[作用] 本発明者らは上記目的を達成する為種々検討
し、Siウエハ上にアモルフアスSi(以下a−Si又
はa−Si:Hと略称する)膜を被覆した基板を用
い、CVD法によつて基板表面にダイヤモンドを
形成することを試みていたところ、a−Si(又は
a−Si:H)上には殆どダイヤモンドが形成され
ないという注目すべき知見が得られた。そしてこ
の知見に基づいて更に鋭意研究した結果、本発明
を完成するに至つたものである。
本発明は上述の如く構成されるが、要はダイヤ
モンドが形成されるべき特定部分以外の残余の部
分をアモルフアス性材料で被覆(保護)すること
によつて、基板上の残された部分(ダイヤモンド
被膜の形成希望部分)にダイヤモンド薄膜を形成
し得たものである。即ち、CVD法においてはダ
イヤモンドの核は基板の表面欠陥を起点として発
生するが、アモルフアス性材料にはこのような表
面欠陥が少なく、ダイヤモンドの形成が強く抑制
されるのである。またたとえアモルフアス性材料
の表面にダイヤモンドが形成されたとしても、密
着性が極めて弱く容易に除去できるので本発明の
目的を達成する上で何の不都合もない。
本発明に従えば基板上の希望する部分に任意の
形状を持つダイヤモンド薄膜を形成できるので、
ダイヤモンドの高い熱伝導性を利用して例えば排
熱回路(ヒートシンク)等を希望する形状に形成
することが可能となる。尚ダイヤモンドを気相合
成する際に、炭素源となるCH4−H2混合ガス中
に、例えばジボラン(B2H6)やホスフイン
(PH3)等の様なBやPを含む不純ガスを添加す
れば、形成したダイヤモンド薄膜に半導体として
の特性を持たせることもできる。この様に、本発
明は電子技術分野の今後の発展に大いに寄与し得
るものである。
用いられる基板としては、Si以外にTa,Co,
W,Mo等の金属材料が用いられることがあるの
は前述した通りであるが、入手の容易さやダイヤ
モンドの形成速度等を考慮するとSi基板が好まし
い。又アモルフアス性材料としては前述のa−Si
(又はa−Si:H)以外にアモルフアスC(以下i
−Cと略称する)、その他のアモルフアス金属や
アモルフアス・セラミツクス及び有機物質等が挙
げられるが、被覆の容易さ等を考慮するとa−Si
及びi−Cが最も好ましい。更にこの様なアモル
フアス性材料を被覆する方法は何ら限定されるも
のではないが、蒸着法、エレクトロビーム蒸着
法、イオンビーム法、イオンプレーテイング法及
びCVD法等が挙げられる。
以下本発明を実施例によつて更に詳細に説明す
るが、後述の実施例は本発明を限定するものでは
ない。例えば後述の実施例では基板表面をバフ研
磨した場合について開示するけれども、バフ研磨
しない場合も本発明の技術的範囲に含まれるのは
言う迄もない。尚バフ研磨する場合は、基板表面
上のダイヤモンドが形成される部分よりも多少大
きな領域を研磨するだけでよい。
[実施例] 実施例 1 第1図は本発明の一実施例の工程を示す概略説
明図である。
まず基板15としては10mm×20mmのSiウエハを
切り出し[第1図1]、該基板15の表面を1μm
のダイヤモンドペーストでバフ研磨した。[第1
図2]。次に当該基板15におけるダイヤモンド
が形成されるべき表面部分15a(基板15の半
分の部分)をマスク部材16で被覆すると共に、
それ以外の部分をアモルフアス性材料17で被覆
した[第1図3]。アモルフアス性材料17とし
てはa−Si:Hを用いた。しかる後前記マスク部
材16を除去して気相合成を行なうと[第1図
4]、前記マスク部材16が被覆されていた表面
部分15aにのみダイヤモンド薄膜18が形成さ
れた[第1図5]。この様な基板15において、
ダイヤモンド薄膜18が形成されている部分と、
形成されていない部分(アモルフアス性材料17
の部分)とは明瞭な境界で区別できた。
実施例 2 第3図は本発明の他の実施例の工程を示す概略
説明図である。基板15として前記実施例1と同
様にSiウエハを用い[第3図1]、この基板15
の表面を1μmダイヤモンドペーストで30分間バ
フ研磨した[第3図2]。次に「日」型のマスク
部材16で基板15の表面部分15aを被覆する
と共に、それ以外の以外の部分をプラズマCVD
法によつてアモルフアス性材料17で1000〓厚と
なる様に被覆した。[第3図3]。アモルフアス性
材料17としては、a−Siを用いた。しかる後、
マスク部材16を除去し、マイクロ波CVD法に
よりダイヤモンドの形成を6時間行なつた。その
結果、基板15の表面部分15a上に「日」型を
した5μm厚のダイヤモンド薄膜18が形成され
た[第3図4]。そしてアモルフアス性材料17
の部分と、ダイヤモンド薄膜18の部分との間に
は前記マスク部材16の「日」型の形状に従つた
明瞭な境界が認められた。
実施例 3 前記実施例2と同様にして、アモルフアス性材
料17としてa−Siの代りにi−Cを用い、前述
した「日」型状のダイヤモンド薄膜18を形成し
た[第3図4参照]。この場合においてもダイヤ
モンド薄膜18を形成した部分と、それ以外の部
分との間には明瞭な境界が認められた。
尚この場合にはダイヤモンドの気相合成中にi
−Cの部分はエツチング作用によつて完全に除去
されるが、このとき基板15は約800℃の高温に
保たれている為に、ダイヤモンド結晶核の発生に
必要な表面欠陥はアニールされて消失してしま
う。即ちi−Cで被覆された部分はエツチングに
よつてi−Cが除去され、下地である基板15の
表面がプラズマ雰囲気に晒されるのであるが、i
−Cで被覆されなかつた部分のみでダイヤモンド
薄膜18が結晶成長することとなるので、結局の
ところ実施例2の場合と同様の効果が得られる。
[発明の効果] 以上述べた如く本発明によれば、既述の構成を
採用することによつて、基板上の希望する部分に
任意の形状でダイヤモンド薄膜を形成し得た。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の工程を示す概略説
明図、第2図はダイヤモンド気相合成装置の一例
を示す概略説明図、第3図は本発明の他の実施例
の工程を示す概略説明図である。 1……マイクロ波照射装置、2……導波管、3
……反応室、15……基板、16……マスク部
材、17……アモルフアス性材料、18……ダイ
ヤモンド薄膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基板上にダイヤモンドを気相合成するに当た
    り、前記基板表面上のダイヤモンドが形成される
    べき部分をマスク部材で被覆すると共に、該マス
    ク部材で被覆された部分以外の残余の部分をアモ
    ルフアス性材料で被覆し、しかる後、前記マスク
    部材を除去して基板表面を露出し、気相合成を行
    なうことにより該露出された基板表面部分にダイ
    ヤモンド薄膜を形成することを特徴とするダイヤ
    モンドの気相合成法。 2 前記基板がSi基板である特許請求の範囲第1
    項に記載のダイヤモンドの気相合成法。 3 前記アモルフアス性材料がアモルフアスSiで
    ある特許請求の範囲第1又は2項に記載のダイヤ
    モンドの気相合成法。 4 前記アモルフアス性材料がアモルフアスCで
    ある特許請求の範囲第1又は2項に記載のダイヤ
    モンドの気相合成法。
JP13969386A 1986-06-16 1986-06-16 ダイヤモンドの気相合成法 Granted JPS62297298A (ja)

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GB2228745B (en) * 1989-01-10 1993-09-08 Kobe Steel Ltd Process for the selective deposition of thin diamond film by gas phase synthesis

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5727878A (en) * 1980-07-23 1982-02-15 Hitachi Ltd Controlling operating system in case of earthquake of travelling elevator
JPS60200897A (ja) * 1984-03-26 1985-10-11 Mitsubishi Metal Corp 人工ダイヤモンド皮膜の析出形成方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5727878A (en) * 1980-07-23 1982-02-15 Hitachi Ltd Controlling operating system in case of earthquake of travelling elevator
JPS60200897A (ja) * 1984-03-26 1985-10-11 Mitsubishi Metal Corp 人工ダイヤモンド皮膜の析出形成方法

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