JPH0524990A - ダイヤモンドの表面処理方法 - Google Patents

ダイヤモンドの表面処理方法

Info

Publication number
JPH0524990A
JPH0524990A JP13377391A JP13377391A JPH0524990A JP H0524990 A JPH0524990 A JP H0524990A JP 13377391 A JP13377391 A JP 13377391A JP 13377391 A JP13377391 A JP 13377391A JP H0524990 A JPH0524990 A JP H0524990A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diamond
oxygen
metal
treatment
thin film
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.)
Pending
Application number
JP13377391A
Other languages
English (en)
Inventor
Akio Hiraki
昭夫 平木
Yusuke Mori
勇介 森
Kazuhito Nishimura
一仁 西村
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.)
Osaka Diamond Industrial Co Ltd
Original Assignee
Osaka Diamond Industrial Co Ltd
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 Osaka Diamond Industrial Co Ltd filed Critical Osaka Diamond Industrial Co Ltd
Priority to JP13377391A priority Critical patent/JPH0524990A/ja
Publication of JPH0524990A publication Critical patent/JPH0524990A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】ダイヤモンドに表面処理を施し、高温下におい
てもグラファイト化しないようにする。 【構成】クロム酸による酸化処理又は酸素プラズマ中に
ダイヤモンドを曝すことで、ダイヤモンドの表面に酸素
を吸着させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高温下においてダイヤ
モンドのグラファイト化を抑制でき、又金属との界面特
性を変化させることのできるダイヤモンドの表面処理方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び解決すべき課題】ダイヤモンドは他の
半導体Ge、Siなどと比べ広い禁制帯幅や小さな誘電
率を備えている。このためダイヤモンドの電子デバイス
や光デバイスへの応用が期待され、特に気相合成法によ
りダイヤモンド以外の基板上にダイヤモンド薄膜を作成
することが可能になってからダイヤモンド薄膜のデバイ
スへの応用研究が盛んに行われている。
【0003】しかし、ダイヤモンドの高温動作デバイス
への応用を考えた場合、ダイヤモンド表面のグラファイ
ト化は非常に問題となる。n形ダイヤモンドを作成する
ために、n形不純物をダイヤモンドにイオン注入した
後、ダイヤモンドをアニールして生成した欠陥などを消
滅しなければならないが、従来のCVDダイヤモンドは
600度程度でグラファイト化してしまうためこのグラ
ファイト化が大きな問題となる。又ダイヤモンドと金属
との界面において、電流がショートするようなことが起
こると、やはりダイヤモンドはグラファイト化してしま
う。
【0004】さらに現在までの研究では、p形ダイヤモ
ンドは容易に作成できるが、低抵抗n形ダイヤモンドに
関してはいまだ作成されていない。このことからダイヤ
モンドを電子デバイスや光デバイスに応用するためには
p−n接合よりもショトキ接合の研究が重要となってく
る。ところで、広い禁制帯幅の半導体は、金属との界面
における電流−電圧(I−V)特性が一般にその金属の
仕事関数に依存し、p形半導体に対してショットキ接合
を得るには仕事関数の低い金属が有効であり、又仕事関
数の大きい金属ではオーミック特性が得られていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は上記の
課題を解決するためになされたものであって、高温にお
いても表面がグラファイト化せず、金属との界面におけ
るI−V特性を変化させ、非常によいショットキ接合が
得られるダイヤモンドの表面処理方法を提供するもので
ある。即ち、本発明の処理方法は、ダイヤモンド表面に
酸素を吸着させるもので、この酸素吸着手段としてダイ
ヤモンドをクロム酸により酸化処理する方法と、ダイヤ
モンドを酸素プラズマ中に曝す方法とがある。
【0006】以下、各試験を通して本発明の実施例を説
明する。 (試験例1)まずダイヤモンドの表面に酸素を吸着した
ものとしていないものとで、金属/ダイヤモンド界面に
おけるI−V特性に違いが見られるか否かについて試験
を行った。ダイヤモンドの形成方法は、マイクロ波プラ
ズマCVD法で、形成条件は圧力20〜35Torr、
ガス流量H90〜95sccm、CO5〜10scc
m、BO〜5sccm、温度880〜950度、
基板にはp Si(100)、SiOを用いた。そ
して形成されたダイヤモンドには次の各処理を行つた。 クロム酸と濃硫酸の飽和溶液中で200度まで加熱し
て酸化処理後冷却し、その後水酸化アンモニウムと過酸
化水素水の1:1混合液中で90度で中和する。 酸素プラズマ中(温度400〜1200度好ましくは
700〜1000度、時間数分程度以下、圧力200T
orr以下、好ましくは50Torr以下で1分)にダ
イヤモンドを曝す。 過マンガン酸カリの濃硫酸溶液中で、常温又は加熱処
理し、水洗する。 水素プラズマ中(温度700−1100度、時間10
分程度、圧力200Torr以下)にダイヤモンドを曝
す。
【0007】ここで処理及びはダイヤモンドの表面
に酸素を吸着させるための処理で、このことは図1、図
2、図3に示すXPS、AES、RBSの測定結果から
分かる。又処理は前記処理や処理でダイヤモンド
の表面に吸着した酸素を離脱させるための処理である。
このような処理を行ったダイヤモンドを、図4に示す金
属/ダイヤモンドの界面構造において各種金属をショッ
トキ電極に用いたときの前記界面のI−V特性を調べ
た。この特性と各金属の仕事関数、電気陰性度との関係
を表1及び表2に示す。
【0008】
【表1】
【0009】
【表2】
【0010】表1に示すようにダイヤモンドの表面に酸
素が吸着していない場合のI−V特性は金属の仕事関数
(電気陰性度)に依存しており、例えば仕事関数の小さ
いAlはショットキ特性を、仕事関数が大きいAuはオ
ーミック特性を示す。しかし、ダイヤモンドの表面に酸
素を吸着させた場合、表2に示すように表1でオーミッ
ク特性を示していたAuやPtなどもショットキ特性を
示すようになる。一方、表1においてショットキ特性を
示したAlなどは、処理後もあまり特性に変化はなか
った。又処理でダイヤモンド表面の酸素を離脱させる
ことによって、表2のように金属に依存していなかった
界面特性が表1に示すように金属に依存するようになっ
た。このようにダイヤモンドの表面に酸素を吸着させる
ことによりI−V特性の金属依存性を変化させ様々な金
属と非常によいショットキ接続を得ることができる。
【0011】前記処理は処理と同様の効果がある
が、処理ではダイヤモンドの表面にクロムが残る場合
もあるのに対し、処理ではこのようなことが起こらな
い点で優れている。又処理ではダイヤモンドの表面に
酸素を吸着させることができず、金属との界面特性も変
化しなかつた。このことからダイヤモンド表面は化学的
の安定であり、酸化するには非常に強い酸化力が必要で
あることがわかる。従って、酸化に用いる酸は前記クロ
ム酸の他、重クロム酸カリ、硝酸カリなどが考えられ
る。
【0012】尚、上記処理における処理条件としては
温度が140〜250度、好ましくは160〜240度
で、クロム酸による酸化時間はクロム酸の酸化能力が低
下しない程度の範囲内(5分〜20分)で適宜選択すれ
ばよい。
【0013】(試験例2)次に前記処理を施したダイ
ヤモンドが高温下においてもグラファイト化しないこと
を確認するため、グラファイトへの層転移の臨界温度を
調べてみた。試験方法は処理を施したダイヤモンドを
真空中(10−6Torr)において、基板に用いたp
Siの通電加熱により基板側から900度でアニー
ルし、アニール前後の、ELSによる損失スペクトルを
比較してグラファイト化の評価を行った。その結果を図
5、図6に示す。両図を比較して明らかなように、図6
におけるC−O結合による損失スペクトルがわずかにブ
ロードニングしているが、IIプラズモンによる損失は
あまり表れていない。従ってダイヤモンドの典型的なプ
ラズモン損失スペクトルは、あまり変化しておらず、酸
素が吸着されたダイヤモンド表面はグラファイト化が抑
制されているといえる。このことは、従来のCVDダイ
ヤモンドの前記臨界温度が約600度、天然ダイヤモン
ドのそれが約800度であることと比較すれば、酸素を
ダイヤモンド表面に吸着させることで前記臨界温度を飛
躍的に向上できることを示している。
【0014】以上のことから、デバイス応用という点
で、アニールによるグラファイト化とダイヤモンド表面
への酸素吸着により、図7に示すような構造の電解効果
トランジスタが考えられる。表面にグラファイト層が存
在すると、非常に良いオーミック特性が得られ、又酸素
が吸着していると、安定したショットキ特性が得られる
のでトランジスタとしても良い特性が期待できる。
【0015】尚、上記の各試験では気相合成法により形
成したダイヤモンドを用いたが、このほか高圧法により
形成したダイヤモンド、天然のダイヤモンドでも同様の
結果が得られる。又、ダイヤモンド表面に酸素を吸着さ
せる方法として、上記のほか20Kv程度で加速した酸
素イオンを200〜400度に加熱したダイヤモンドに
イオン注入してもよい。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、ダイヤモンドの表
面に酸素を吸着させることで、安定したショットキ特性
が得られるのでデバイスへの応用が期待できると共に、
グラファイトへの層転移の臨界温度が向上できるため耐
摩耗性部材などに本発明方法を有効利用することが考え
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は処理後のダイヤモンド表面のXPSス
ペクトル
【図2】図2は処理後のダイヤモンド表面のAESス
ペクトル
【図3】図3は処理後のダイヤモンド表面のRBSス
ペクトル
【図4】図4は金属/ダイヤモンド界面の構造を示す説
明図である。
【図5】図5は酸素を吸着したダイヤモンドのアニール
前のELSによる損失スペクトル
【図6】図6は酸素を吸着したダイヤモンドのアニール
後のELSによる損失スペクトル
【図7】図7はグラファイト化と酸化を利用した電解効
果トランジスタの構造図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クロム酸による酸化処理でダイヤモンドの
    表面に酸素を吸着させることを特徴とするダイヤモンド
    の表面処理方法。
  2. 【請求項2】ダイヤモンドを酸素プラズマ中に曝し、ダ
    イヤモンドの表面に酸素を吸着させることを特徴とする
    ダイヤモンドの表面処理方法。
JP13377391A 1991-03-27 1991-03-27 ダイヤモンドの表面処理方法 Pending JPH0524990A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13377391A JPH0524990A (ja) 1991-03-27 1991-03-27 ダイヤモンドの表面処理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13377391A JPH0524990A (ja) 1991-03-27 1991-03-27 ダイヤモンドの表面処理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0524990A true JPH0524990A (ja) 1993-02-02

Family

ID=15112642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13377391A Pending JPH0524990A (ja) 1991-03-27 1991-03-27 ダイヤモンドの表面処理方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0524990A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2738832A1 (fr) * 1995-09-18 1997-03-21 Suisse Electronique Microtech Procede d'obtention d'une couche de diamant sur un support en matiere plastique et produit ainsi obtenu
EP0930378A1 (en) * 1998-01-20 1999-07-21 Saint-Gobain Industrial Ceramics, Inc. Method of processing of CVD diamond coatings
JP2009086276A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Hitachi Ltd 画像表示装置とその支持体構造
US9383123B2 (en) 2011-05-10 2016-07-05 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Refrigeration cycle device capable of efficiently varying capacity providing a first and a second compressing mechanism disposed in a hermetic container
US11111920B2 (en) 2019-06-25 2021-09-07 Lg Electronics Inc. Suction valve assembly for a compressor and a compressor having a suction valve assembly

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2738832A1 (fr) * 1995-09-18 1997-03-21 Suisse Electronique Microtech Procede d'obtention d'une couche de diamant sur un support en matiere plastique et produit ainsi obtenu
EP0930378A1 (en) * 1998-01-20 1999-07-21 Saint-Gobain Industrial Ceramics, Inc. Method of processing of CVD diamond coatings
JP2009086276A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Hitachi Ltd 画像表示装置とその支持体構造
US9383123B2 (en) 2011-05-10 2016-07-05 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Refrigeration cycle device capable of efficiently varying capacity providing a first and a second compressing mechanism disposed in a hermetic container
US11111920B2 (en) 2019-06-25 2021-09-07 Lg Electronics Inc. Suction valve assembly for a compressor and a compressor having a suction valve assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3380313B2 (ja) ダイヤモンド電界効果トランジスタ
EP1463121B1 (en) Semiconductor device and production method therefor
KR100391840B1 (ko) 반도체기판표면상의절연막형성방법및그형성장치
JP3604018B2 (ja) シリコン基材表面の二酸化シリコン膜形成方法、半導体基材表面の酸化膜形成方法、及び半導体装置の製造方法
WO2011158528A1 (ja) 炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造装置
JP2006210818A (ja) 半導体素子およびその製造方法
JP2009177102A (ja) 半導体装置の電極の製造方法
KR20040014978A (ko) 탄화규소 금속-산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터에서반전 층 이동도의 개선 방법
CN107578989B (zh) N型SiC欧姆接触电极的制作方法
JP2017175115A (ja) 炭化珪素半導体素子および炭化珪素半導体素子の製造方法
JP2001035838A (ja) 炭化珪素半導体素子の製造方法
JPH03222367A (ja) 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
JP3310386B2 (ja) 絶縁酸化膜の形成方法及び半導体装置
JPH0524990A (ja) ダイヤモンドの表面処理方法
JPH09199497A (ja) SiCの熱酸化膜の改善方法
WO2023178914A1 (zh) 超薄氮氧化硅界面材料、遂穿氧化钝化结构及其制备方法和应用
JP2005311352A (ja) 酸化膜の形成方法、半導体装置、半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置、SiC基板の酸化方法とそれを用いたSiC−MOS型半導体装置およびそれを用いたSiC−MOS型集積回路、並びにSiC−MOS型半導体装置およびSiC−MOS型集積回路の製造装置
JP6582537B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
CN112599408A (zh) 具有复合氧化层的碳化硅金属氧化物半导体制备方法
JP3924628B2 (ja) SiCショットキーダイオードの製造方法
WO1990013912A1 (en) Silicon oxide film and semiconductor device having the same
Kosugi et al. Thermal oxidation of (0001) 4H-SiC at high temperatures in ozone-admixed oxygen gas ambient
JP2020004818A (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2004349449A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH05251439A (ja) 半導体装置の絶縁膜形成方法