JPH05279183A - ダイヤモンドの製造方法 - Google Patents
ダイヤモンドの製造方法Info
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- JPH05279183A JPH05279183A JP7643892A JP7643892A JPH05279183A JP H05279183 A JPH05279183 A JP H05279183A JP 7643892 A JP7643892 A JP 7643892A JP 7643892 A JP7643892 A JP 7643892A JP H05279183 A JPH05279183 A JP H05279183A
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- gas
- reaction
- reaction gas
- tetrachloroethylene
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Abstract
(57)【要約】
【構成】反応容器１の上部に設置した低圧水銀ランプ２
の光でガス導入口３から導入した反応ガスを光分解し、
ヒーター５上に設置したＳｉ基板上６上にダイヤモンド
膜を成膜する。排気口４は排気するためのものである。
成膜は次の順序で行う。まず、ヒーター上にＳｉ基板を
設置し、ヒーターで基板温度を５００℃に保持した後、
低圧水銀ランプを点灯する。続いてガス導入口からテト
ラクロロエチレンと水素の混合ガスを導入し、反応容器
内のガス圧を所定の圧力にし、基板上にダイヤモンド膜
を生成する。 【効果】格子欠陥の少ない高品質ダイヤモンド膜を高い
成膜速度で製造することが可能になる。
の光でガス導入口３から導入した反応ガスを光分解し、
ヒーター５上に設置したＳｉ基板上６上にダイヤモンド
膜を成膜する。排気口４は排気するためのものである。
成膜は次の順序で行う。まず、ヒーター上にＳｉ基板を
設置し、ヒーターで基板温度を５００℃に保持した後、
低圧水銀ランプを点灯する。続いてガス導入口からテト
ラクロロエチレンと水素の混合ガスを導入し、反応容器
内のガス圧を所定の圧力にし、基板上にダイヤモンド膜
を生成する。 【効果】格子欠陥の少ない高品質ダイヤモンド膜を高い
成膜速度で製造することが可能になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、反応ガスにテトラクロ
ロエチレンもしくはトリクロロエチレン、四塩化炭素、
クロロホルム等の塩化物を用いて、これらの反応ガスに
紫外線を照射することにより光分解させて、ダイヤモン
ドを合成するダイヤモンドの製造方法に関する。
ロエチレンもしくはトリクロロエチレン、四塩化炭素、
クロロホルム等の塩化物を用いて、これらの反応ガスに
紫外線を照射することにより光分解させて、ダイヤモン
ドを合成するダイヤモンドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ＣＶＤ法でダイヤモンドを合成
する場合、エチレン、アセチレンなどの有機化合物に低
圧水銀ランプの１８５ｎｍ線や波長１９３ｎｍのＡｒＦ
エキシマレーザー光を照射して光分解させ、ダイヤモン
ドを合成していた。
する場合、エチレン、アセチレンなどの有機化合物に低
圧水銀ランプの１８５ｎｍ線や波長１９３ｎｍのＡｒＦ
エキシマレーザー光を照射して光分解させ、ダイヤモン
ドを合成していた。
【０００３】しかしながら、これらの方法で用いられて
いたエチレンやアセチレンの紫外線に対する吸収極大波
長はそれぞれ１６５ｎｍ、１７５ｎｍであり、通常用い
られる低圧水銀ランプの１８５ｎｍ線やＡｒＦエキシマ
レーザーの１９３ｎｍの紫外線に対して小さな吸収断面
積しかもたない上に、成膜しようとする基板を加熱する
ことによって分解反応を促進しようとしても、Ｃ−Ｈの
結合エネルギーが４３１Ｊ／ｍｏｌと大きいために分解
反応が進行しにくいために、ダイヤモンドの成長速度が
小さい上に膜中にＣ−Ｈなどの不純物が混入するなどし
て、格子欠陥の少ない高品質のダイヤモンドを合成する
ことが難しいという問題があった。
いたエチレンやアセチレンの紫外線に対する吸収極大波
長はそれぞれ１６５ｎｍ、１７５ｎｍであり、通常用い
られる低圧水銀ランプの１８５ｎｍ線やＡｒＦエキシマ
レーザーの１９３ｎｍの紫外線に対して小さな吸収断面
積しかもたない上に、成膜しようとする基板を加熱する
ことによって分解反応を促進しようとしても、Ｃ−Ｈの
結合エネルギーが４３１Ｊ／ｍｏｌと大きいために分解
反応が進行しにくいために、ダイヤモンドの成長速度が
小さい上に膜中にＣ−Ｈなどの不純物が混入するなどし
て、格子欠陥の少ない高品質のダイヤモンドを合成する
ことが難しいという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、この
ような従来の実情に鑑み提案されたものであり、格子欠
陥の少ない高品質ダイヤモンド膜を高い成膜速度で製造
することが可能なダイヤモンドの製造方法を提供するこ
とを目的にしている。
ような従来の実情に鑑み提案されたものであり、格子欠
陥の少ない高品質ダイヤモンド膜を高い成膜速度で製造
することが可能なダイヤモンドの製造方法を提供するこ
とを目的にしている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前述の目
的を達成せんものと鋭意研究を重ねた結果、反応ガスに
テトラクロロエチレンもしくはトリクロロエチレン、四
塩化炭素、クロロホルム等の塩化物を用いて、これらの
反応ガスに紫外線を照射することにより光分解させて、
ダイヤモンドを合成することにより、格子欠陥の少ない
高品質ダイヤモンド膜を高い成膜速度で製造することが
可能であるとの知見を得るに至った。
的を達成せんものと鋭意研究を重ねた結果、反応ガスに
テトラクロロエチレンもしくはトリクロロエチレン、四
塩化炭素、クロロホルム等の塩化物を用いて、これらの
反応ガスに紫外線を照射することにより光分解させて、
ダイヤモンドを合成することにより、格子欠陥の少ない
高品質ダイヤモンド膜を高い成膜速度で製造することが
可能であるとの知見を得るに至った。
【０００６】本発明は、このような知見に基づいて完成
されたものである。すなわち、本発明のダイヤモンドの
製造方法は、反応容器内に少なくとも０．５％以上のテ
トラクロロエチレンもしくはトリクロロエチレンのいず
れかを含む混合ガスを導入し、この反応ガスに紫外線を
照射して光分解させ、反応容器内に設置した基板上にダ
イヤモンドを形成することを特徴とするものである。
されたものである。すなわち、本発明のダイヤモンドの
製造方法は、反応容器内に少なくとも０．５％以上のテ
トラクロロエチレンもしくはトリクロロエチレンのいず
れかを含む混合ガスを導入し、この反応ガスに紫外線を
照射して光分解させ、反応容器内に設置した基板上にダ
イヤモンドを形成することを特徴とするものである。
【０００７】反応に用いる反応ガスとしては、テトラク
ロロエチレン、トリクロロエチレン以外には四塩化炭
素、クロロホルムなど分子内に塩素を含む有機化合物が
望ましく、また、適量の水素ガスを添加すると塩素基の
脱離を促進させる効果があり、高品質ダイヤモンドを高
い成膜速度で合成することができるのでより望ましい。
ロロエチレン、トリクロロエチレン以外には四塩化炭
素、クロロホルムなど分子内に塩素を含む有機化合物が
望ましく、また、適量の水素ガスを添加すると塩素基の
脱離を促進させる効果があり、高品質ダイヤモンドを高
い成膜速度で合成することができるのでより望ましい。
【０００８】蒸気圧の低い反応ガスのキャリアーガスと
しては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒなどの希ガス及
び水素の内の一種あるいはこれらの混合ガスを用いる。
ダイヤモンドを成膜する基板材料としては、各種の金属
・合金・セラミックス・ガラスまたは各種有機材料を用
いる。反応ガス圧は、混合ガスの成分によって最適値が
異なるが、１０2 〜１０-3Ｔｏｒｒの範囲が好ましい。
しては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒなどの希ガス及
び水素の内の一種あるいはこれらの混合ガスを用いる。
ダイヤモンドを成膜する基板材料としては、各種の金属
・合金・セラミックス・ガラスまたは各種有機材料を用
いる。反応ガス圧は、混合ガスの成分によって最適値が
異なるが、１０2 〜１０-3Ｔｏｒｒの範囲が好ましい。
【０００９】半導体ダイヤモンドを作製する場合、前記
の反応ガス中に、ｎ型半導体の場合には、Ｌｉ、Ａｕ、
Ｐ、Ａｓ、Ｈｇ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｎ、Ｓ、Ｍｎの単体もし
くはその化合物のうち少なくとも一種を添加し、ｐ型半
導体の場合には、Ｂ、Ａｌ、Ａｇ、Ｂｅ、Ｇａ、Ｉｎ、
Ｔｌ、Ｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｏの単体もしくはその化
合物のうち少なくとも一種を添加して紫外線を照射しダ
イヤモンドの合成を行う。
の反応ガス中に、ｎ型半導体の場合には、Ｌｉ、Ａｕ、
Ｐ、Ａｓ、Ｈｇ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｎ、Ｓ、Ｍｎの単体もし
くはその化合物のうち少なくとも一種を添加し、ｐ型半
導体の場合には、Ｂ、Ａｌ、Ａｇ、Ｂｅ、Ｇａ、Ｉｎ、
Ｔｌ、Ｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｏの単体もしくはその化
合物のうち少なくとも一種を添加して紫外線を照射しダ
イヤモンドの合成を行う。
【００１０】不純物元素の単体またはその化合物の反応
ガス全体に占める割合は、目的とする半導体特性によっ
て最適値が異なるが、原子比で不純物／炭素＝１０-7〜
１０ -3の範囲が好ましい。
ガス全体に占める割合は、目的とする半導体特性によっ
て最適値が異なるが、原子比で不純物／炭素＝１０-7〜
１０ -3の範囲が好ましい。
【００１１】成膜しようとする基板は、加熱した方が得
られるダイヤモンドの結晶性、成膜速度の点から好まし
く、２００℃以上の温度でアモルファスカーボンの生成
が原書するので、基板温度は２００℃〜９００℃の範囲
が望ましい。
られるダイヤモンドの結晶性、成膜速度の点から好まし
く、２００℃以上の温度でアモルファスカーボンの生成
が原書するので、基板温度は２００℃〜９００℃の範囲
が望ましい。
【００１２】光ＣＶＤに用いる紫外線光源としては反応
ガスの吸収極大波長、分子内の化学結合エネルギー等を
考慮して選択するが、照射面積の大面積化が容易な低圧
水銀ランプが適している。
ガスの吸収極大波長、分子内の化学結合エネルギー等を
考慮して選択するが、照射面積の大面積化が容易な低圧
水銀ランプが適している。
【００１３】レーザーを励起光源として使用する場合に
は、１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーが最適であ
る。その場合、レーザー光は基板と平行に照射し、さら
に照射面積を広げるために、レンズを用いてビーム径を
太くすると、より効果的である。
は、１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーが最適であ
る。その場合、レーザー光は基板と平行に照射し、さら
に照射面積を広げるために、レンズを用いてビーム径を
太くすると、より効果的である。
【００１４】ＡｒＦエキシマレーザーよりも発振波長の
長い２２２ｎｍのＫｒＣｌレーザー、２４８ｎｍのＫｒ
レーザー、３０８ｎｍのＸｅＣｌレーザーを使用する場
合、単独で使用しても反応ガスの光吸収係数は、一般的
に２００ｎｍ以上では、小さい上にエネルギー的にも光
分解反応を進行させるのには不十分であるので、これら
のレーザーを使用する場合には、低圧水銀ランプあるい
はＡｒＦエキシマレーザーの光で一旦光分解して生成し
たラジカルにこれらのレーザーを照射することにより、
ラジカルの分解反応が促進され、高い成膜速度で高品質
のダイヤモンドの合成が可能になり、低圧水銀ランプや
ＡｒＦエキシマレーザーを単独で使用した場合よりもダ
イヤモンドの成長速度が大きくなる。
長い２２２ｎｍのＫｒＣｌレーザー、２４８ｎｍのＫｒ
レーザー、３０８ｎｍのＸｅＣｌレーザーを使用する場
合、単独で使用しても反応ガスの光吸収係数は、一般的
に２００ｎｍ以上では、小さい上にエネルギー的にも光
分解反応を進行させるのには不十分であるので、これら
のレーザーを使用する場合には、低圧水銀ランプあるい
はＡｒＦエキシマレーザーの光で一旦光分解して生成し
たラジカルにこれらのレーザーを照射することにより、
ラジカルの分解反応が促進され、高い成膜速度で高品質
のダイヤモンドの合成が可能になり、低圧水銀ランプや
ＡｒＦエキシマレーザーを単独で使用した場合よりもダ
イヤモンドの成長速度が大きくなる。
【００１５】
【作用】本発明は、結合エネルギーがＣ−Ｈ（４１５Ｊ
／ｍｏｌ）よりも小さいＣ−Ｃｌ（３２８Ｊ／ｍｏｌ）
結合を分子内に含み、しかもエチレンやアセチレンより
も長波長側に光吸収極大を有するテトラクロロエチレン
やトリクロロエチレンを含む反応ガスを用い、これに紫
外線を照射し、光分解することにより、ダイヤモンドの
生成に必要なＣ2 、Ｃ2 Ｈラジカルのみを効率良くつく
ることができる。その結果、格子欠陥の少ない高品質ダ
イヤモンド膜を高い成膜速度で製造することが可能にな
る。
／ｍｏｌ）よりも小さいＣ−Ｃｌ（３２８Ｊ／ｍｏｌ）
結合を分子内に含み、しかもエチレンやアセチレンより
も長波長側に光吸収極大を有するテトラクロロエチレン
やトリクロロエチレンを含む反応ガスを用い、これに紫
外線を照射し、光分解することにより、ダイヤモンドの
生成に必要なＣ2 、Ｃ2 Ｈラジカルのみを効率良くつく
ることができる。その結果、格子欠陥の少ない高品質ダ
イヤモンド膜を高い成膜速度で製造することが可能にな
る。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を説明する
が、本発明はこの実施例に限定されるものでないことは
いうまでもない。実施例１ 紫外線光源として低圧水銀ランプの１８５ｎｍ光を使用
する場合、図１に示すような配置の光ＣＶＤ装置を用い
る。反応容器１の上部に配置した低圧水銀ランプ２の光
で、ガス導入口３から導入された反応ガスを光分解し、
ヒーター５上に設置したシリコン、Ｓｉ基板６上にダイ
ヤモンドを成膜し、排気口４から排気を行う。
が、本発明はこの実施例に限定されるものでないことは
いうまでもない。実施例１ 紫外線光源として低圧水銀ランプの１８５ｎｍ光を使用
する場合、図１に示すような配置の光ＣＶＤ装置を用い
る。反応容器１の上部に配置した低圧水銀ランプ２の光
で、ガス導入口３から導入された反応ガスを光分解し、
ヒーター５上に設置したシリコン、Ｓｉ基板６上にダイ
ヤモンドを成膜し、排気口４から排気を行う。
【００１７】成膜は以下の順序で行った。ヒーター５上
にＳｉ（１００）基板６を設置し、ヒーター５で基板温
度を５００℃に保持した後、低圧水銀ランプ２を点灯す
る。続いてガス導入口３からテトラクロロエチレンと水
素の混合ガス１００ＳＣＣＭ（ここでテトラクロロエチ
レンと水素の濃度比は１：５とした。）を導入し、反応
容器１内のガス圧を０．１ｔｏｒｒとした。１時間で３
μｍのダイヤモンド膜が生成された。
にＳｉ（１００）基板６を設置し、ヒーター５で基板温
度を５００℃に保持した後、低圧水銀ランプ２を点灯す
る。続いてガス導入口３からテトラクロロエチレンと水
素の混合ガス１００ＳＣＣＭ（ここでテトラクロロエチ
レンと水素の濃度比は１：５とした。）を導入し、反応
容器１内のガス圧を０．１ｔｏｒｒとした。１時間で３
μｍのダイヤモンド膜が生成された。
【００１８】実施例２ ＡｒＦエキシマレーザーを励起光源として用いる場合に
は、図２に示す反応容器１を用いる。反応容器１に取り
付けた合成石英窓７から平凹レンズ８を通すことによ
り、ビーム径を広げた１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレー
ザービームＢを入射し、ガス導入口３から導入した反応
ガスを分解することにより、ヒーター５の上に設置した
基板６の上にダイヤモンドの合成を行い、排気口４を通
して反応ガスの排気を行った。以下の条件で成膜を行っ
た。
は、図２に示す反応容器１を用いる。反応容器１に取り
付けた合成石英窓７から平凹レンズ８を通すことによ
り、ビーム径を広げた１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレー
ザービームＢを入射し、ガス導入口３から導入した反応
ガスを分解することにより、ヒーター５の上に設置した
基板６の上にダイヤモンドの合成を行い、排気口４を通
して反応ガスの排気を行った。以下の条件で成膜を行っ
た。
【００１９】ヒーター５上に設置したＳｉ（１００）基
板６を５００℃に保持した状態で、レーザービームＢの
中心部が基板上５ｍｍの位置にくるように基板６と平行
に照射した。レーザービームＢは、パルスで、その繰り
返し周波数は、１Ｈｚ、パルス幅５０ｎｓで、１時間照
射を行った。反応ガスとしてトリクロロエチレンと水素
の混合ガス２００ＳＣＣＭ（ここでトリクロロエチレン
と水素の濃度比は１：４とした。）を導入し、反応容器
１内のガス圧を０．５ｔｏｒｒとして成膜を行った。そ
の結果、膜厚３μｍのダイヤモンド膜が生成された。
板６を５００℃に保持した状態で、レーザービームＢの
中心部が基板上５ｍｍの位置にくるように基板６と平行
に照射した。レーザービームＢは、パルスで、その繰り
返し周波数は、１Ｈｚ、パルス幅５０ｎｓで、１時間照
射を行った。反応ガスとしてトリクロロエチレンと水素
の混合ガス２００ＳＣＣＭ（ここでトリクロロエチレン
と水素の濃度比は１：４とした。）を導入し、反応容器
１内のガス圧を０．５ｔｏｒｒとして成膜を行った。そ
の結果、膜厚３μｍのダイヤモンド膜が生成された。
【００２０】実施例３ 図３に示すように反応容器１にガス導入口として、２系
統を設けて、通常の導入口３からは水素ガス以外の反応
ガスを導入し、水素だけは独立に設けたＲＦコイルを巻
いた石英製反応管（ガス導入口）９で原子状水素に分解
した後に反応容器１に導入した。
統を設けて、通常の導入口３からは水素ガス以外の反応
ガスを導入し、水素だけは独立に設けたＲＦコイルを巻
いた石英製反応管（ガス導入口）９で原子状水素に分解
した後に反応容器１に導入した。
【００２１】反応容器１内で混合した反応ガスを低圧水
銀ランプ２の紫外線で分解し、ヒーター５の上に設置し
たＳｉ（１００）基板６の上にダイヤモンドの成膜を行
い、排気口４から排気を行った。
銀ランプ２の紫外線で分解し、ヒーター５の上に設置し
たＳｉ（１００）基板６の上にダイヤモンドの成膜を行
い、排気口４から排気を行った。
【００２２】成膜条件は基板温度４００℃、反応ガスは
テトラクロロエチレンとＡｒの混合ガスの流量を５０Ｓ
ＣＣＭとし（テトラクロロエチレンとＡｒの濃度比は
１：１とした。）、水素の流量を５０ＳＣＣＭとして反
応容器１内のガス圧を０．１ｔｏｒｒ一定にして、１時
間成膜を行った結果、膜厚３μｍのダイヤモンド膜が生
成された。
テトラクロロエチレンとＡｒの混合ガスの流量を５０Ｓ
ＣＣＭとし（テトラクロロエチレンとＡｒの濃度比は
１：１とした。）、水素の流量を５０ＳＣＣＭとして反
応容器１内のガス圧を０．１ｔｏｒｒ一定にして、１時
間成膜を行った結果、膜厚３μｍのダイヤモンド膜が生
成された。
【００２３】実施例４ 図１のＣＶＤ装置において、５００℃に保持したＳｉ基
板６上にテトラクロロエチレンとアセチレンを１：２の
割合で反応容器１内に導入し、全ガス圧０．５ｔｏｒｒ
一定として、１時間成膜を行った結果、膜厚０．５μｍ
のダイヤモンドが生成された。
板６上にテトラクロロエチレンとアセチレンを１：２の
割合で反応容器１内に導入し、全ガス圧０．５ｔｏｒｒ
一定として、１時間成膜を行った結果、膜厚０．５μｍ
のダイヤモンドが生成された。
【００２４】実施例５ 図１のＣＶＤ装置において、６００℃に保持したＳｉ基
板６上に反応ガス組成、四塩化炭素２％、クロロホルム
２％、水素９６％の混合ガスを全ガス流量１００ＳＣＣ
Ｍで反応容器１内に導入し、全ガス圧０．１ｔｏｒｒ一
定として、１時間成膜を行った結果、膜厚０．３μｍの
ダイヤモンドが生成された。
板６上に反応ガス組成、四塩化炭素２％、クロロホルム
２％、水素９６％の混合ガスを全ガス流量１００ＳＣＣ
Ｍで反応容器１内に導入し、全ガス圧０．１ｔｏｒｒ一
定として、１時間成膜を行った結果、膜厚０．３μｍの
ダイヤモンドが生成された。
【００２５】実施例６ 実施例１において、Ｓｉ基板６に＋３０Ｖのバイアス電
圧を印加した状態でダイヤモンドの合成を行うと、紫外
線による励起反応で生成した光電子を基板表面に集める
効果により、ダイヤモンドの結晶性が改善された。
圧を印加した状態でダイヤモンドの合成を行うと、紫外
線による励起反応で生成した光電子を基板表面に集める
効果により、ダイヤモンドの結晶性が改善された。
【００２６】図４、図５に得られたダイヤモンド膜のラ
マンスペクトルを示す。図４が実施例１の方法でバイア
ス電圧を印加しない状態で合成を行った場合のダイヤモ
ンド膜のラマンスペクトルで、図５が＋３０Ｖのバイア
ス電圧を印加した状態で合成を行った場合の本実施例の
方法で得られたダイヤモンド膜のラマンスペクトルであ
る。
マンスペクトルを示す。図４が実施例１の方法でバイア
ス電圧を印加しない状態で合成を行った場合のダイヤモ
ンド膜のラマンスペクトルで、図５が＋３０Ｖのバイア
ス電圧を印加した状態で合成を行った場合の本実施例の
方法で得られたダイヤモンド膜のラマンスペクトルであ
る。
【００２７】図４では、１３３３ｃｍ-1のダイヤモンド
のピークの前後にアモルファスカーボンの存在が原因と
考えられるブロードなバンドが観測されるのに対して、
正のバイアス電圧を印加した状態で合成した図５のダイ
ヤモンド膜の場合は、１３３３ｃｍ-1にダイヤモンドの
するどいピークがあり、アモルファスカーボンは、ほと
んど含まれていないことがわかる。
のピークの前後にアモルファスカーボンの存在が原因と
考えられるブロードなバンドが観測されるのに対して、
正のバイアス電圧を印加した状態で合成した図５のダイ
ヤモンド膜の場合は、１３３３ｃｍ-1にダイヤモンドの
するどいピークがあり、アモルファスカーボンは、ほと
んど含まれていないことがわかる。
【００２８】図６はバイアス電圧と基板表面に集められ
た光電子の電流値の関係を示したものである。バイアス
電圧が＋５０Ｖまで電流値は、徐々に増加して＋５０Ｖ
以上では飽和してしまい、ほとんど変化しなくなること
が分かる。＋５０Ｖ以上では、電子の加速エネルギーが
高くなり、電子と反応ガス分子の衝突エネルギーが大き
くなるために、光吸収以外の励起過程で分解が起こる割
合が増加してくるのであまり望ましくない。バイアス電
圧は＋１０〜＋５０Ｖの範囲が望ましい。
た光電子の電流値の関係を示したものである。バイアス
電圧が＋５０Ｖまで電流値は、徐々に増加して＋５０Ｖ
以上では飽和してしまい、ほとんど変化しなくなること
が分かる。＋５０Ｖ以上では、電子の加速エネルギーが
高くなり、電子と反応ガス分子の衝突エネルギーが大き
くなるために、光吸収以外の励起過程で分解が起こる割
合が増加してくるのであまり望ましくない。バイアス電
圧は＋１０〜＋５０Ｖの範囲が望ましい。
【００２９】実施例７ 実施例６において、テトラクロロエチレンと水素の混合
ガスにジボランをＢ／Ｃ＝５０〜１０００ｐｐｍの割合
で添加して成膜を行った結果、室温で５×１０ -3Ω・ｃ
ｍの比抵抗値を持つｐ型ダイヤモンド膜が得られた。同
様に実施例６において、テトラクロロエチレンと水素の
混合ガスにホスフィンをＰ／Ｃ＝５０〜１０００ｐｐｍ
の割合で添加して成膜を行った結果、室温で１０4 〜１
０2 Ω・ｃｍの比抵抗を持つｎ型ダイヤモンドが得られ
た。
ガスにジボランをＢ／Ｃ＝５０〜１０００ｐｐｍの割合
で添加して成膜を行った結果、室温で５×１０ -3Ω・ｃ
ｍの比抵抗値を持つｐ型ダイヤモンド膜が得られた。同
様に実施例６において、テトラクロロエチレンと水素の
混合ガスにホスフィンをＰ／Ｃ＝５０〜１０００ｐｐｍ
の割合で添加して成膜を行った結果、室温で１０4 〜１
０2 Ω・ｃｍの比抵抗を持つｎ型ダイヤモンドが得られ
た。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明は、反応ガスにトリクロロエチレン、四塩化炭素、ク
ロロホルム等の塩化物を用いて、これらの反応ガスに紫
外線を照射することにより、光分解させて、ダイヤモン
ドを合成するダイヤモンドの製造方法に関してである
が、結合エネルギーがＣ−Ｈ（４１５Ｊ／ｍｏｌ）より
も小さいＣ−Ｃｌ（３２８Ｊ／ｍｏｌ）結合を分子内に
含み、しかもエチレンやアセチレンよりも長波長側に光
吸収極大を有するテトラクロロエチレンやトリクロロエ
チレンを含む反応ガスを用い、これに紫外線を照射し、
光分解することにより、ダイヤモンドの生成に必要なＣ
2 、Ｃ2 Ｈラジカルのみを効率良くつくることができ
る。その結果、格子欠陥の少ない高品質ダイヤモンド膜
を高い成膜速度で製造することが可能になる。
明は、反応ガスにトリクロロエチレン、四塩化炭素、ク
ロロホルム等の塩化物を用いて、これらの反応ガスに紫
外線を照射することにより、光分解させて、ダイヤモン
ドを合成するダイヤモンドの製造方法に関してである
が、結合エネルギーがＣ−Ｈ（４１５Ｊ／ｍｏｌ）より
も小さいＣ−Ｃｌ（３２８Ｊ／ｍｏｌ）結合を分子内に
含み、しかもエチレンやアセチレンよりも長波長側に光
吸収極大を有するテトラクロロエチレンやトリクロロエ
チレンを含む反応ガスを用い、これに紫外線を照射し、
光分解することにより、ダイヤモンドの生成に必要なＣ
2 、Ｃ2 Ｈラジカルのみを効率良くつくることができ
る。その結果、格子欠陥の少ない高品質ダイヤモンド膜
を高い成膜速度で製造することが可能になる。
【図１】 本発明のダイヤモンドの製造に用いられる低
圧水銀ランプを紫外線光源として使用する光ＣＶＤ装置
の説明図である。
圧水銀ランプを紫外線光源として使用する光ＣＶＤ装置
の説明図である。
【図２】 本発明のダイヤモンドの製造に用いられるＡ
ｒＦエキシマレーザーを励起光源として使用する光ＣＶ
Ｄ装置の説明図である。
ｒＦエキシマレーザーを励起光源として使用する光ＣＶ
Ｄ装置の説明図である。
【図３】 本発明のダイヤモンドの製造に用いられる独
立した２系統のガス供給系を有する光ＣＶＤ装置の説明
図である。
立した２系統のガス供給系を有する光ＣＶＤ装置の説明
図である。
【図４】 実施例１の方法、バイアス電圧を印加しない
状態で合成を行って得られたダイヤモンド膜のラマンス
スペクトル図である。
状態で合成を行って得られたダイヤモンド膜のラマンス
スペクトル図である。
【図５】 実施例６の方法、＋３０Ｖのバイアス電圧を
印加した状態で合成を行って得られたダイヤモンド膜の
ラマンススペクトル図である。
印加した状態で合成を行って得られたダイヤモンド膜の
ラマンススペクトル図である。
【図６】 バイアス電圧と基板表面に集められた光電子
の電流値の関係を示す図である。
の電流値の関係を示す図である。
１ 反応容器 ２ 低圧水銀ランプ ３ ガス導入口 ４ 排気口 ５ ヒーター ６ Ｓｉ基板 ７ 合成石英窓 ８ 平凹レンズ ９ 石英製反応管（独立したガス導入口） Ｂ ＡｒＦエキシマレーザービーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿蘇 興一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 少なくともテトラクロロエチレンもしく
はトリクロロエチレンのいずれかを０．５％以上含む有
機化合物あるいは希ガスとの混合ガスより成る反応ガス
に紫外線を照射し、光分解させて、ダイヤモンドを合成
することを特徴とするダイヤモンドの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のダイヤモンドの製造方法
において、紫外線光源に低圧水銀ランプの１８５ｎｍ線
を使用することを特徴とするダイヤモンドの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載のダイヤモンドの製造方法
において、紫外線光源に波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシ
マレーザーを使用することを特徴とするダイヤモンドの
製造方法。 - 【請求項４】 少なくともテトラクロロエチレンもしく
はトリクロロエチレンのいずれかを０．５％以上含み残
りがすべて水素よりなる反応ガスに紫外線を照射し、光
分解させて、ダイヤモンドを合成することを特徴とする
ダイヤモンドの製造方法。 - 【請求項５】 反応ガスに四塩化炭素、クロロホルム、
Ｈ2 の混合ガスを用い、これに紫外線を照射して光分解
させ、ダイヤモンドを合成することを特徴とするダイヤ
モンドの製造方法。 - 【請求項６】 少なくともテトラクロロエチレンもしく
はトリクロロエチレンのいずれかを０．５％以上含む反
応ガスとあらかじめＲＦコイル内で水素を分解した原子
状水素とを独立したガス供給系を使用して、別々に反応
容器内に導入し、反応容器内で混合した反応ガスに紫外
線を照射してダイヤモンドを合成することを特徴とする
ダイヤモンドの製造方法。 - 【請求項７】 請求項１〜６記載のダイヤモンドの製造
方法において、ダイヤモンドを成膜しようとする基板に
５０Ｖ以下の正のバイアス電圧を印加した状態で光ＣＶ
Ｄを行うことにより光反応で生成した光電子を基板表面
に集めた状態でダイヤモンドを合成することを特徴とす
るダイヤモンドの製造方法。 - 【請求項８】 請求項１〜７記載のダイヤモンドの製造
方法において、反応ガス中にＬｉ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｐ、Ａ
ｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、
Ｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｏ、Ｎｉ、Ｃｏの単
体もしくはその化合物のうち少なくとも一種を添加する
ことを特徴とする半導体ダイヤモンドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7643892A JPH05279183A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | ダイヤモンドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7643892A JPH05279183A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | ダイヤモンドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05279183A true JPH05279183A (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=13605157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7643892A Pending JPH05279183A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | ダイヤモンドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05279183A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003303954A (ja) * | 2002-02-07 | 2003-10-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ｎ型ダイヤモンド半導体 |
| JP2011225440A (ja) * | 2005-06-20 | 2011-11-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ダイヤモンド半導体素子およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP7643892A patent/JPH05279183A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003303954A (ja) * | 2002-02-07 | 2003-10-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ｎ型ダイヤモンド半導体 |
| JP2011225440A (ja) * | 2005-06-20 | 2011-11-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ダイヤモンド半導体素子およびその製造方法 |
| US8487319B2 (en) | 2005-06-20 | 2013-07-16 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Diamond semiconductor element and process for producing the same |
| US8486816B2 (en) | 2005-06-20 | 2013-07-16 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Diamond semiconductor element and process for producing the same |
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