JPH05279185A - ダイヤモンド薄膜の形成方法 - Google Patents
ダイヤモンド薄膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH05279185A JPH05279185A JP8182692A JP8182692A JPH05279185A JP H05279185 A JPH05279185 A JP H05279185A JP 8182692 A JP8182692 A JP 8182692A JP 8182692 A JP8182692 A JP 8182692A JP H05279185 A JPH05279185 A JP H05279185A
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- JP
- Japan
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- diamond
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- thin film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイヤモンドとは異種の基板の上に結晶性に
優れたダイヤモンド薄膜を形成する。 【構成】 表面が炭素含有層である基板に熱処理を施し
て前記表面にダイヤモンド構造の炭素を析出させ、つい
で化学気相成長法でダイヤモンドをエピタキシャル成長
させるダイヤモンド薄膜の形成方法。 【効果】 熱処理に炭素含有層の炭素がダイヤモンド構
造で高密度に析出し、これらが核となって単結晶性に富
むダイヤモンドがエピタキシャル成長する。
優れたダイヤモンド薄膜を形成する。 【構成】 表面が炭素含有層である基板に熱処理を施し
て前記表面にダイヤモンド構造の炭素を析出させ、つい
で化学気相成長法でダイヤモンドをエピタキシャル成長
させるダイヤモンド薄膜の形成方法。 【効果】 熱処理に炭素含有層の炭素がダイヤモンド構
造で高密度に析出し、これらが核となって単結晶性に富
むダイヤモンドがエピタキシャル成長する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はダイヤモンド薄膜の形成
方法に関し、更に詳しくは、ダイヤモンドとは異種類の
基板の上にも良好な結晶構造を有するダイヤモンド薄膜
を形成することができる方法に関する。
方法に関し、更に詳しくは、ダイヤモンドとは異種類の
基板の上にも良好な結晶構造を有するダイヤモンド薄膜
を形成することができる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは、高温動作や放射線特性
が優れた電子デバイスの素材として注目を集めている。
また、紫外線や青色発光の光源としても注目されてい
る。このような用途分野において、ダイヤモンドは、一
般に、基板の上に成膜した薄膜として使用される。そし
て、その成膜方法としては、通常、低圧の気相化学成長
法（以後、ＣＶＤ法という）が適用されている。
が優れた電子デバイスの素材として注目を集めている。
また、紫外線や青色発光の光源としても注目されてい
る。このような用途分野において、ダイヤモンドは、一
般に、基板の上に成膜した薄膜として使用される。そし
て、その成膜方法としては、通常、低圧の気相化学成長
法（以後、ＣＶＤ法という）が適用されている。
【０００３】このＣＶＤ法における使用基板としては、
通常、ダイヤモンド基板やＳｉ基板などがある。そし
て、ダイヤモンド基板の上に成長させたダイヤモンド薄
膜の結晶性は、Ｓｉ基板の上に成長させたダイヤモンド
薄膜の結晶性よりも優れている。しかしながら、ダイヤ
モンドデバイスの実用化を考えた場合、基板としては、
高価なダイヤモンド基板を用いることは回避すべきであ
り、Ｓｉ基板のようにダイヤモンドとは異種類の材料か
ら成る基板の上に結晶性の優れたダイヤモンド薄膜を成
膜することが要求されるようになる。
通常、ダイヤモンド基板やＳｉ基板などがある。そし
て、ダイヤモンド基板の上に成長させたダイヤモンド薄
膜の結晶性は、Ｓｉ基板の上に成長させたダイヤモンド
薄膜の結晶性よりも優れている。しかしながら、ダイヤ
モンドデバイスの実用化を考えた場合、基板としては、
高価なダイヤモンド基板を用いることは回避すべきであ
り、Ｓｉ基板のようにダイヤモンドとは異種類の材料か
ら成る基板の上に結晶性の優れたダイヤモンド薄膜を成
膜することが要求されるようになる。
【０００４】一般に、Ｓｉ基板などの異種類基板の上に
ＣＶＤ法で成長させたダイヤモンド薄膜は多結晶構造に
なる。異種基板上のダイヤモンド薄膜を単結晶構造に成
膜させるためには、ＣＶＤ法の適用に先立ち、その異種
基板の表面を例えばダイヤモンド粉で機械的に研磨して
基板表面に微細なキズをつけたりまたはダイヤモンド粉
を表面に微量残存させたりし、これらをダイヤモンド結
晶成長用の核としてダイヤモンドをエピタキシャル成長
させる方法が行われている。
ＣＶＤ法で成長させたダイヤモンド薄膜は多結晶構造に
なる。異種基板上のダイヤモンド薄膜を単結晶構造に成
膜させるためには、ＣＶＤ法の適用に先立ち、その異種
基板の表面を例えばダイヤモンド粉で機械的に研磨して
基板表面に微細なキズをつけたりまたはダイヤモンド粉
を表面に微量残存させたりし、これらをダイヤモンド結
晶成長用の核としてダイヤモンドをエピタキシャル成長
させる方法が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た方法は、異種基板を構成する材料結晶の表面に結晶欠
陥を発生させることになる。そのため、そこに成長して
いくダイヤモンドは、充分に良好な機能特性を備えたも
のにはならない虞れがある。また、上記方法によって
も、異種基板の表面には、充分に高密度な核発生が認め
られないため、そこに成長するダイヤモンドの結晶構造
は満足のいく単結晶構造にはなりがたいという問題もあ
る。
た方法は、異種基板を構成する材料結晶の表面に結晶欠
陥を発生させることになる。そのため、そこに成長して
いくダイヤモンドは、充分に良好な機能特性を備えたも
のにはならない虞れがある。また、上記方法によって
も、異種基板の表面には、充分に高密度な核発生が認め
られないため、そこに成長するダイヤモンドの結晶構造
は満足のいく単結晶構造にはなりがたいという問題もあ
る。
【０００６】本発明は、ダイヤモンドとは異種類の基板
の上にダイヤモンド薄膜を成膜する際の従来の方法にお
ける上記問題を解決し、異種基板の上に単結晶構造に優
れたダイヤモンド薄膜を成膜することができるダイヤモ
ンド薄膜の形成方法の提供を目的とする。
の上にダイヤモンド薄膜を成膜する際の従来の方法にお
ける上記問題を解決し、異種基板の上に単結晶構造に優
れたダイヤモンド薄膜を成膜することができるダイヤモ
ンド薄膜の形成方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した問題を解決する
ために、本発明においては、表面が炭素含有層である基
板に熱処理を施して前記表面にダイヤモンド構造の炭素
を析出させ、ついでＣＶＤ法でダイヤモンドをエピタキ
シャル成長させることを特徴とするダイヤモンド薄膜の
形成方法が提供される。
ために、本発明においては、表面が炭素含有層である基
板に熱処理を施して前記表面にダイヤモンド構造の炭素
を析出させ、ついでＣＶＤ法でダイヤモンドをエピタキ
シャル成長させることを特徴とするダイヤモンド薄膜の
形成方法が提供される。
【０００８】本発明方法で用いる基板は、その表面が炭
素含有層になっている。基板の構成材料としては、一般
に、電子デバイスの基板になり得るものであれば何であ
ってもよい。これら基板の表面に炭素含有層を形成する
方法としては、基板の表面に炭素をイオン注入する方法
や、また基板がＳｉ，ＧａＡｓ，ＩｎＰなどで構成され
ている場合は、その表面に、例えば有機金属気相化学成
長法（ＭＯＣＶＤ法）で炭素を含有したＧａＡｓ，Ａｌ
ＧａＡｓ，ＩｎＰまたはそれらの混晶を被着させる方法
がある。
素含有層になっている。基板の構成材料としては、一般
に、電子デバイスの基板になり得るものであれば何であ
ってもよい。これら基板の表面に炭素含有層を形成する
方法としては、基板の表面に炭素をイオン注入する方法
や、また基板がＳｉ，ＧａＡｓ，ＩｎＰなどで構成され
ている場合は、その表面に、例えば有機金属気相化学成
長法（ＭＯＣＶＤ法）で炭素を含有したＧａＡｓ，Ａｌ
ＧａＡｓ，ＩｎＰまたはそれらの混晶を被着させる方法
がある。
【０００９】炭素含有層における炭素濃度が高濃度であ
ればあるほど、成長させるダイヤモンドの結晶性は良好
になる。通常、炭素濃度が１×１０19atoms/cm3 以上と
なるようにすることが好ましい。本発明においては、例
えばＧａＡｓのＣドーピングの場合、まず、上記した基
板に熱処理を施す。この熱処理は、通常、大気圧程度の
窒素雰囲気中で行うことが好ましく、また、処理温度は
８００〜１２００℃，処理時間は１０〜６０分程度であ
ることが好ましい。
ればあるほど、成長させるダイヤモンドの結晶性は良好
になる。通常、炭素濃度が１×１０19atoms/cm3 以上と
なるようにすることが好ましい。本発明においては、例
えばＧａＡｓのＣドーピングの場合、まず、上記した基
板に熱処理を施す。この熱処理は、通常、大気圧程度の
窒素雰囲気中で行うことが好ましく、また、処理温度は
８００〜１２００℃，処理時間は１０〜６０分程度であ
ることが好ましい。
【００１０】この熱処理によって、基板表面では炭素含
有層の炭素がダイヤモンド構造で析出する。この析出ダ
イヤモンドが以後のダイヤモンド薄膜成長における核と
なる。ついで、この熱処理された基板に例えばメタンを
炭素源とするＣＶＤ法を施して、前記した析出ダイヤモ
ンドを核とすることにより、ダイヤモンドのエピタキシ
ャル結晶成長を行う。このときに適用するＣＶＤ法は格
別限定されるものではなく、例えば、マイクロ波プラズ
マＣＶＤ法などを適用すればよい。
有層の炭素がダイヤモンド構造で析出する。この析出ダ
イヤモンドが以後のダイヤモンド薄膜成長における核と
なる。ついで、この熱処理された基板に例えばメタンを
炭素源とするＣＶＤ法を施して、前記した析出ダイヤモ
ンドを核とすることにより、ダイヤモンドのエピタキシ
ャル結晶成長を行う。このときに適用するＣＶＤ法は格
別限定されるものではなく、例えば、マイクロ波プラズ
マＣＶＤ法などを適用すればよい。
【００１１】
実施例１ ＧａＡｓ基板の上にＭＯＣＶＤ法で炭素がドーピングさ
れているＧａＡｓ層を成膜して炭素含有層とした。この
炭素含有層の厚みは1.０μｍ，炭素濃度は１×１０20at
oms/cm3 であった。
れているＧａＡｓ層を成膜して炭素含有層とした。この
炭素含有層の厚みは1.０μｍ，炭素濃度は１×１０20at
oms/cm3 であった。
【００１２】つぎに、この基板を、７６０Torrの窒素雰
囲気下において、温度９００℃で３０分間熱処理した。
得られた基板を温度８３０℃に保持し、これにメタン濃
度６ vol％，マイクロ波出力３００Ｗでマイクロ波プラ
ズマＣＶＤを１時間施した。基板の表面状態は良好であ
り、ここにＲＨＥＥＤ観察を行ったところ、ダイヤモン
ド構造を示す極めてシャープなパターンが得られ、単結
晶構造のダイヤモンド薄膜であることが確認された。
囲気下において、温度９００℃で３０分間熱処理した。
得られた基板を温度８３０℃に保持し、これにメタン濃
度６ vol％，マイクロ波出力３００Ｗでマイクロ波プラ
ズマＣＶＤを１時間施した。基板の表面状態は良好であ
り、ここにＲＨＥＥＤ観察を行ったところ、ダイヤモン
ド構造を示す極めてシャープなパターンが得られ、単結
晶構造のダイヤモンド薄膜であることが確認された。
【００１３】実施例２ ＧａＡｓ基板に変えてＳｉ基板を用いたことを除いて
は、実施例１と同様にして薄膜成長を行った。得られた
薄膜のＲＨＥＥＤ観察結果は、実施例１とほとんど同じ
であり、単結晶構造のダイヤモンド薄膜であることが確
認された。 実施例３ Ｓｉ基板の表面に、イオン注入法で炭素イオンを打ち込
み、加速電圧が１０ｋｅＶ，ドーズ量が１×１０15atom
s/cm2 の炭素含有層を形成した。
は、実施例１と同様にして薄膜成長を行った。得られた
薄膜のＲＨＥＥＤ観察結果は、実施例１とほとんど同じ
であり、単結晶構造のダイヤモンド薄膜であることが確
認された。 実施例３ Ｓｉ基板の表面に、イオン注入法で炭素イオンを打ち込
み、加速電圧が１０ｋｅＶ，ドーズ量が１×１０15atom
s/cm2 の炭素含有層を形成した。
【００１４】ついで、実施例１と同様の熱処理条件、Ｃ
ＶＤ条件で表面に薄膜を成長させた。得られた薄膜のＲ
ＨＥＥＤ観察結果は実施例１の場合と同じであった。
ＶＤ条件で表面に薄膜を成長させた。得られた薄膜のＲ
ＨＥＥＤ観察結果は実施例１の場合と同じであった。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法によれば、ダイヤモンドとは異種類の基板の表面にも
結晶性が優れているダイヤモンド薄膜を形成することが
できる。これは、基板の表面に高濃度な炭素含有層を形
成したことがもたらす効果である。そしてこの炭素含有
層は基板に結晶欠陥を発生させていないので、ここに成
長するダイヤモンドの特性は優れたものになる。
法によれば、ダイヤモンドとは異種類の基板の表面にも
結晶性が優れているダイヤモンド薄膜を形成することが
できる。これは、基板の表面に高濃度な炭素含有層を形
成したことがもたらす効果である。そしてこの炭素含有
層は基板に結晶欠陥を発生させていないので、ここに成
長するダイヤモンドの特性は優れたものになる。
【００１６】本発明は、ダイヤモンドデバイスの製造に
とって有用な方法としてその工業的価値は大である。
とって有用な方法としてその工業的価値は大である。
Claims (3)
- 【請求項１】 表面が炭素含有層である基板に熱処理を
施して前記表面にダイヤモンド構造の炭素を析出させ、
ついで化学気相成長法でダイヤモンドをエピタキシャル
成長させることを特徴とするダイヤモンド薄膜の形成方
法。 - 【請求項２】 前記基板が、化合物半導体から成る請求
項１のダイヤモンド薄膜の形成方法。 - 【請求項３】 前記炭素含有層が前記基板の表面へ炭素
をイオン注入して形成される請求項１のダイヤモンド薄
膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8182692A JPH05279185A (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | ダイヤモンド薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8182692A JPH05279185A (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | ダイヤモンド薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05279185A true JPH05279185A (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=13757283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8182692A Pending JPH05279185A (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | ダイヤモンド薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05279185A (ja) |
-
1992
- 1992-04-03 JP JP8182692A patent/JPH05279185A/ja active Pending
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