JPH0529244A - Manufacture of semiconductor diamond - Google Patents
Manufacture of semiconductor diamondInfo
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- JPH0529244A JPH0529244A JP18607691A JP18607691A JPH0529244A JP H0529244 A JPH0529244 A JP H0529244A JP 18607691 A JP18607691 A JP 18607691A JP 18607691 A JP18607691 A JP 18607691A JP H0529244 A JPH0529244 A JP H0529244A
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- diamond
- implanted
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- semiconductor
- ion
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、耐環境性素子として期
待される半導体ダイヤモンドの製造方法に関するもの
で、特にｎ型、ｐ型の半導体を得るためのダイヤモンド
へのドーパントのイオン打ち込みの方法に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing semiconductor diamond expected as an environment-resistant element, and more particularly to a method for ion-implanting a dopant into diamond to obtain an n-type or p-type semiconductor. It is a thing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来半導体ダイヤモンドとしては、Ｂを
含む天然のｐ型の半導体ダイヤモンド及びＢをドープし
た合成ダイヤモンドが報告されているが、ｎ型の半導体
ダイヤモンドの確かな報告はない。また、イオン注入に
よるダイヤモンドの伝導型の制御も達成されていない。
これは、イオンの照射により破壊されたダイヤモンド構
造を熱処理により元に戻すことが困難であることに起因
している。つまり、炭素の平衡状態は黒鉛構造でありダ
イヤモンド構造は準安定状態である為、通常の熱処理に
依って黒鉛が生成されてしまう。2. Description of the Related Art Conventionally, as semiconductor diamonds, natural p-type semiconductor diamonds containing B and synthetic diamonds doped with B have been reported, but no n-type semiconductor diamonds have been reported. Moreover, control of the conductivity type of diamond by ion implantation has not been achieved.
This is because it is difficult to restore the diamond structure destroyed by the ion irradiation by heat treatment. That is, since the equilibrium state of carbon is a graphite structure and the diamond structure is a metastable state, graphite is generated by a normal heat treatment.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】半導体ダイヤモンドを
形成するためには、イオン打ち込みに依ってドーパント
を打ち込む場合にイオンによる損傷をできるだけ小さく
保ち、打ち込まれたイオンが効率的に格子位置に入るよ
うにする事が必要である。In order to form a semiconductor diamond, the ion damage should be kept as small as possible when implanting a dopant by ion implantation, and the implanted ions should efficiently enter the lattice position. It is necessary to do.
【０００４】本発明は、熱処理に依って回復可能な低損
傷のイオン打ち込み方法による半導体ダイヤモンドの製
造方法を提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide a method for producing a semiconductor diamond by a low damage ion implantation method which can recover by heat treatment.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明はダイヤモンドの
＜１１０＞、＜１００＞、＜１２１＞方向などのチャン
ネリング方向にイオン照射を行なうことにより低損傷の
効率的なイオン打ち込みを達成し、上記課題を解決する
ものである。The present invention achieves efficient ion implantation with low damage by irradiating ions in the channeling direction such as <110>, <100>, <121> direction of diamond, This is to solve the above problem.
【０００６】[0006]
【作用】チャンネリング方向にイオン照射を行なうこと
により、ダイヤモンドの原子同士の大きな間隙をイオン
がチャンネリングして打ち込まれることになる。このた
めダイヤモンドの炭素原子には最小限の運動エネルギ−
しか伝達されず損傷が小さく保たれる。このようにして
イオン打ち込みされたダイヤモンドは、熱処理により、
損傷はコンペンセートされ、打ち込まれたイオンは格子
位置に入り半導体ダイヤモンドとして機能する。By performing ion irradiation in the channeling direction, ions are channeled and implanted into a large gap between diamond atoms. Therefore, the carbon atom of diamond has a minimum kinetic energy
Only transmitted and the damage is kept small. The ion-implanted diamond is heat treated to
The damage is compensated and the implanted ions enter lattice positions and function as semiconductor diamonds.
【０００７】[0007]
【実施例】本発明は図１に示すごとく、ダイヤモンド結
晶１の＜１１０＞方向に炭素以外の粒子２をイオン打ち
込みする。ダイヤモンドの（１１０）面は図２に示す様
な原子配列をしており原子同士の間隙が大きくこの間隙
を照射されたイオンがチャンネリングして打ち込まれ
る。このためダイヤモンドの炭素原子には最小限の運動
エネルギ−しか伝達されず損傷が小さく保たれる。照射
されたイオンはチャンネリングによりダイヤモンド格子
の深い位置まで打ち込まれた。このようにして＜１１０
＞方向にイオン打ち込みされたダイヤモンドは、１４０
０℃の熱処理により、損傷はコンペンセートされ打ち込
まれたイオンは格子位置に入り半導体ダイヤモンドとし
て機能した。同様なチャンネリングが＜１００＞、＜１
２１＞方向についても確認された。この場合打ち込みの
エネルギ−は５０ｅＶ以上１００ｅＶ以下が有効である
ことを確認した。この範囲以下ではイオンはダイヤモン
ド内に打ち込まれず、この範囲以上では損傷が大きくな
りすぎる。叉、打ち込まれるダイヤモンドを３００℃以
下に保っておくとダイヤモンド内でインタースティシャ
ルのみが移動可能でベイカンシーは凍結され安定な大き
なベイカンシーは形成されないので、イオン損傷による
格子欠陥を熱処理によりコンペンセートする事ができ
る。これ以上の温度では、ベイカンシーも移動可能とな
り大きなベイカンシーがダイヤモンド中に形成され、こ
れを熱処理によりコンペンセートする事は難しい。EXAMPLE In the present invention, as shown in FIG. 1, particles 2 other than carbon are ion-implanted in the <110> direction of a diamond crystal 1. The (110) plane of diamond has an atomic arrangement as shown in FIG. 2, and the gap between the atoms is large, and the ions irradiated in this gap are channeled and implanted. Therefore, only minimal kinetic energy is transmitted to the carbon atoms of diamond, and damage is kept small. The irradiated ions were implanted deep into the diamond lattice by channeling. In this way <110
The diamond ion-implanted in the direction> 140
By the heat treatment at 0 ° C., the damage was compensated and the implanted ions entered the lattice position and functioned as semiconductor diamond. Similar channeling is <100>, <1
The 21> direction was also confirmed. In this case, it has been confirmed that the implantation energy is effectively 50 eV or more and 100 eV or less. Below this range, the ions will not be implanted in the diamond, and above this range the damage will be too great. Moreover, if the diamond to be implanted is kept at 300 ° C or lower, only the interstitial can move inside the diamond and the vacancy is frozen and a stable large vacancy is not formed. You can At a temperature higher than this, the vacancy is also movable and a large vacancy is formed in the diamond, and it is difficult to compensate it by heat treatment.
【０００８】ここで打ち込むイオンはＢ，Ａｌ，Ｇａ，
Ｉｎ等のＩＩＩ族元素叉はＮ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ等のＶ族
元素が有効であることを確認した。The ions implanted here are B, Al, Ga,
It was confirmed that group III elements such as In or group V elements such as N, P, As and Sb were effective.
【０００９】以下、具体的実施例を挙げて本発明をより
詳細に説明する。
実施例１
本発明の第一の実施例を図１を用いて説明する。ダイヤ
モンドの（１１０）面を研磨して表面とし水冷されてい
る基板ホルダーにセットする。ここに５ｋｅＶのＢのイ
オンビームを照射した。１ｘ１０15のドーズ量で打ち込
み後、１４００℃で３分間熱処理する事により、ｐ型の
電気伝導の半導体ダイヤモンドを得た。上記他のイオン
についても同様の結果を得た。The present invention will be described in more detail below with reference to specific examples. First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The (110) surface of diamond is polished and used as the surface, and the diamond is set in a water-cooled substrate holder. This was irradiated with a 5 keV B ion beam. After implanting at a dose of 1 × 10 15 and performing heat treatment at 1400 ° C. for 3 minutes, a p-type electrically conductive semiconductor diamond was obtained. Similar results were obtained for the other ions described above.
【００１０】[0010]
【発明の効果】本発明の半導体ダイヤモンドの製造方法
によりダイヤモンドのｎ型、ｐ型を利用した半導体素子
の形成が可能となり、耐環境性の半導体素子が得られ本
発明の工業的価値は高い。According to the method for producing semiconductor diamond of the present invention, it is possible to form a semiconductor element utilizing the n-type and p-type of diamond, an environment-resistant semiconductor element is obtained, and the industrial value of the present invention is high.
【図１】半導体ダイヤモンドへのイオン打ち込み方法の
概念図FIG. 1 is a conceptual diagram of a method of implanting ions into semiconductor diamond.
【図２】ダイヤモンドの（１１０）面の原子配列を示す
図FIG. 2 is a diagram showing an atomic arrangement on a (110) plane of diamond.
１ ダイヤモンド結晶 ２ 炭素以外の粒子 1 diamond crystal 2 Particles other than carbon
Claims (4)
ドの＜１１０＞、＜１００＞、＜１２１＞方向などのチ
ャンネリング方向に照射することを特徴とする半導体ダ
イヤモンドの製造方法。1. A method for producing semiconductor diamond, which comprises irradiating accelerated particles other than carbon in a channeling direction such as <110>, <100>, or <121> direction of diamond.
ａ，Ｉｎ等のＩＩＩ族元素叉はＮ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ等の
Ｖ族元素であることを特徴とする請求項１に記載の半導
体ダイヤモンドの製造方法。2. Particles other than accelerated carbon are B, Al, G.
The method for producing a semiconductor diamond according to claim 1, wherein the group III element such as a and In or the group V element such as N, P, As and Sb is a group III element.
５０ｅＶ以上１００ｋｅＶ以下である事を特徴とする請
求項１に記載の半導体ダイヤモンドの製造方法。3. The method for producing a semiconductor diamond according to claim 1, wherein the energy of the particles other than the accelerated carbon is 50 eV or more and 100 keV or less.
０℃以下に保たれていることを特徴とする請求項１に記
載の半導体ダイヤモンドの製造方法。4. The number of ion-implanted diamonds is 30.
The method for producing a semiconductor diamond according to claim 1, wherein the method is kept at 0 ° C. or lower.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18607691A JPH0529244A (en) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | Manufacture of semiconductor diamond |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18607691A JPH0529244A (en) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | Manufacture of semiconductor diamond |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529244A true JPH0529244A (en) | 1993-02-05 |
Family
ID=16181967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18607691A Pending JPH0529244A (en) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | Manufacture of semiconductor diamond |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0529244A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11100296A (en) * | 1997-09-26 | 1999-04-13 | Sharp Corp | Production of semiconductor diamond |
| US6376276B1 (en) | 1999-08-24 | 2002-04-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of preparing diamond semiconductor |
-
1991
- 1991-07-25 JP JP18607691A patent/JPH0529244A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11100296A (en) * | 1997-09-26 | 1999-04-13 | Sharp Corp | Production of semiconductor diamond |
| US6376276B1 (en) | 1999-08-24 | 2002-04-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of preparing diamond semiconductor |
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