JPH0556649B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0556649B2
JPH0556649B2 JP7667585A JP7667585A JPH0556649B2 JP H0556649 B2 JPH0556649 B2 JP H0556649B2 JP 7667585 A JP7667585 A JP 7667585A JP 7667585 A JP7667585 A JP 7667585A JP H0556649 B2 JPH0556649 B2 JP H0556649B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
electron
container
thin film
holder
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP7667585A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61236113A (ja
Inventor
Tadao Inuzuka
Atsuhito Sawabe
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to JP7667585A priority Critical patent/JPS61236113A/ja
Publication of JPS61236113A publication Critical patent/JPS61236113A/ja
Publication of JPH0556649B2 publication Critical patent/JPH0556649B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • H01L21/0242Crystalline insulating materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02524Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02527Carbon, e.g. diamond-like carbon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/0257Doping during depositing
    • H01L21/02573Conductivity type
    • H01L21/02579P-type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕 本発明は、ダイヤモンド薄膜の製造方法、更に
詳細には電子線を用いた気相成長法によるダイヤ
モンド薄膜の製造方法に関し、更にP型ダイヤモ
ンド半導体の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 本願発明者等は、従来の気相成長法(ケミカル
ベーパー デポズイシヨン すなわちCVD法)
において電子シヤワーの作用下にダイヤモンド結
晶核の生成成長を実施する時、実質的にダイヤモ
ンド薄膜が形成されることを見出し特許出願した
(特願昭59−77507号、尚この方法は本願発明者等
によりエレクトロン アシステイド ケミカル
ベーパー デポズイシヨン すなわちEACVDと
命名され、本願発明者等による論文アプライド
フイズイクス レター 第46巻第2号 第146〜
147頁(1985年1月15日)で受理公開された)。 〔発明が解決しようとする問題点〕 先願発明においては、比較的高温雰囲気下に実
施したため基板材料として高融点物質(W,
Mo,Ta,Si,SiC,W又はMoの炭化物)に限
定され、かつ基板表面過剰電子除去は直流電源の
印加により正に荷電することによりなされるので
導電材料を選択せざるを得ず、この場合もダイヤ
モンド薄膜形成により導電性が低下する欠点があ
つた。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本願発明者等は、電子線の作用下にお
ける水素と炭化水素からのダイヤモンド薄膜形成
機構につき、考察と多くの実験により鋭意研究を
重ねた結果、電子線照射量を増大、すなわち電子
電流密度を高めると比較的低温、すなわち先願発
明の800℃〜900℃に対し800℃未満以下400℃でも
ダイヤモンドが形成できること、表面過剰電子除
去手段としてコンデンサと高周波発生器の組合せ
を使用することにより基板材料として中融点材料
で且つ非導電体材料の使用を可能としかつダイヤ
モンド薄膜性の一段と改善できることを見出し
た。 更に、Si,Geと共に元素周期律表族に属す
るCはダイヤモンド結晶においてB添加によりP
型半導体が得られることは研究室的には公知であ
つたが、本願のEACVD法によるダイヤモンド薄
膜は、原料炭化水素に微量のジボランガスを添加
することによりP型ダイヤモンド半導体薄膜が得
られることを確認した。これによりダイヤモンド
半導体の実用化に一歩の前進を与えるものであ
る。 すなわち、本発明に係るEACVD法によるダイ
ヤモンド薄膜の製造方法は、真空にした容器中に
間接加熱手段により上面部を500〜600℃に保持さ
れる石英硝子、銅又は炭化硅素からなる基板を支
持し、前記容器中に1:20〜1:100の容積比の
メタン、ベンゼン又はアセチレンからなる炭化水
素と水素との混合ガスを導入手段を介して容器内
圧を10-3〜30トールに保持しつつ導入し、前記容
器内に電子発生源を配置して基板上面に電子線を
電子電流密度60〜100mA/cm2にて照射し、前記
基板をそのホールダがコンデンサと高周波発生器
を介して接地されるか又はホールダが直流電源の
正極に接続して接地されるか又はこれら両者の併
用からなる過剰電子除去手段と接続されて基板上
面にダイヤモンド結晶核を生成成長させることを
特徴とする。 電子銃は加速電圧100〜1000V、電流密度1〜
200mA/cm2の範囲で照射される。基板表面が比
較的大きな面積を有する場合、電子線の走査照射
によつても良いが、電子銃を基板側方に配置して
電子ビームを偏向磁石により拡散偏向して基板面
上に誘導しても良い。基板上面部は輻射熱により
400〜800未満℃に保持するのが好適で、この場合
電子照射による加熱を考慮し、加熱器は可変制御
可能に構成される。基板は少なくとも融点600℃
以上の耐熱性無機質材料から選択され、単体金
属、合金、炭素、セラミツクス、ガラス又はこれ
らの複合体にわたり広い範囲の材料より選択可能
である。炭化水素は、特に制約は無く、飽和又は
不飽和で鎖状又は環状の低級炭化水素の1種又は
それ以上から選択できるが、経済性、反応性、分
子中の水素含量の最大なる点よりメタンが最も好
適に使用される。炭化水素と水素の混合ガスの容
積比は1/1〜1/200の範囲で選択され、容器
内圧を10-5〜50トールの範囲に保持しつつ導入さ
れる。電子発生源として電子銃使用の場合、内圧
は10-5〜10-2トールを選定する。過剰電子除去手
段は基板ホールダをコンデンサと高周波発生器を
介して接地するか又はホールダを直流電源の正に
接続して接地するか又はこの両手段を併用するこ
とにより構成され、高周波発生器としては1〜
30MHzの高周波が好適に適用される。 次に、本発明に係るEACVD法によるP型ダイ
ヤモンド半導体の製造方法は、真空にした容器中
に間接加熱手段により上面部を500〜600℃に保持
される石英硝子、銅又は炭化硅素からなる基板を
支持し、前記容器中にメタン、ベンゼン又はアセ
チレンからなる炭化水素と水素との容積比1:20
〜1:100、かつ前記炭化水素容積に対し1p.p.m.
〜1p.p.b.のジボランガスを添加してなる混合ガス
を導入手段を介して容器内圧を10-3〜30トールに
保持しつつ導入し、前記容器内に電子発生源を配
置して基板上面に電子線を電子電流密度60〜
100mA/cm2にて照射し、前記基板をそのホール
ダがコンデンサと高周波発生器を介して接地され
るか又はホールダが直流電源の正極に接続して接
地されるか又はこれら両者の併用からなる過剰電
子除去手段と接続されて基板上面にホウ素ドーピ
ングのダイヤモンド薄膜を生成させることを特徴
とする。 混合ガスは容器内圧10-5〜50トールの範囲で導
入され、電子発生源に電子銃を使用する場合は内
圧を10-5〜10-2トールの範囲で選定する。基板面
上に照射される電子電流密度は1〜200mA/cm2
の範囲に選定され、過剰電子除去手段は基板ホー
ルダをコンデンサと高周波発生器を介して接地す
るか又はホールダを直流電源の正に接続して接地
するか又はこの両手段の併用により構成され、高
周波発生器は1〜30MHzが好適である。 〔作用〕 本発明のEACVD法が従来のCVD法と区別さ
れる電子照射の作用について、照射された電子は
ダイヤモンド結晶核生成を顕著に増大するので従
来のCVD法の不連続結晶核生成に比し本発明の
EACVD法を特徴ずけるものであり、また電子は
炭化水素及び水素の分解を促進し、CVD法にお
ける水素原子による不純物の除去作用に基づくダ
イヤモンド結晶生成を更に促進することが確認で
きるが、この電子の作用を一層円滑にするために
は表面に過剰電子の蓄積のないようにする必要が
あり、本発明においては、基板ホールダをコンデ
ンサと高周波発生器に接続して接地するか又はホ
ールダを直流電源の正に接続して接地するか又は
この両手段を併用する。この過剰電子除去作用に
より、基板材料としてセラミツクス、ガラスなど
の非導電体の使用を可能にし、かつダイヤモンド
膜生成にともなう電子除去低下が避けられ、電子
照射作用が円滑に進行可能とされ、電子銃による
強力な電子照射の適用を可能とし、これにより
CVD法における高温雰囲気下の反応を避け、比
較的低温雰囲気下でダイヤモンド生成可能とさ
れ、従つて比較的低融点の無機質材料の選択使用
が可能となつた。 〔実施例〕 以下、図面に基づいて本発明につき更に具体的
に説明する。 実施例 1 第1図は、本発明に係るダイヤモンド薄膜の製
造装置を説明するための概略図であつて、真空容
器10内に石英硝子基板12をホールダ14上に
載置し、図示しない真空装置により排気口16を
介して約10-8トールまで排気後、電子銃室18に
設けた電子銃20により電子線22を加速電圧
800V、電流密度100mA/cm2下に基板表面に電子
照射した。加熱器24による輻射熱を制御するこ
とにより基板表面を約600℃に保持する。ガス導
入管26よりメタンと水素の容積比1:20の混合
ガスを基板上面近くかつ平行に導入し、容器内圧
を真空計28にて10-3トールに保持する。一方、
過剰表面電子除去手段をコンデンサ30と高周波
発生器32で構成してホールダ14に接続し、
1MHzの高周波を付与して石英硝子基板表面上の
過剰電子を除去した。1時間後基板面に約5μmの
ダイヤモンド薄膜を得た。得られた薄膜につきX
線回折、電子線解折、ラマンスペクトル、赤外線
吸収スペクトル、エネルギ損失スペクトルを測定
してその結晶形を判定し、あわせて電気抵抗、熱
伝導度、ヴイツカース硬度、黒鉛化温度、膜表面
の平滑性、基板への密着性を測定評価した。 なお、膜表面の平滑性は、JIS B0601 に規定
する方法で最大高さ(Rmax)を測定し、Rmax
が1.0μm未満の場合を良、Rmaxが3.0μm以上
3.0μm未満の場合を普通、Rmaxが3.0μm以上の
場合を不良として判定した。 以上の結果を一括して第1表に示した。なお表
には膜の析出成長速度も記した。また、参考のた
めに天然ダイヤモンドの各特性も併記した。
【表】
〔発明の効果〕
以上の説明で明らかなように、本発明による
と、比較的低温の穏やかな条件で各種無機質材料
よりなる基板面上に良質のダイヤモンド薄膜を高
い生産性で容易に形成できる。 また、ホウ素ドーピングのP型ダイヤモンド半
導体薄膜が容易に提供可能とされ、このものは、
金属との接合面にシヨツトキ障壁が生じ、その結
果ダイオード特性が生じることが公知であるの
で、この方面、特に高周波整流に期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るダイヤモンド薄膜の製造
装置の概略図、第2図は別の態様のダイヤモンド
薄膜の製造装置の概略図、第3図は別の態様のダ
イヤモンド薄膜の製造装置の概略図、第4図は第
3図の破線A部の別の態様を示す概略図である。 10……真空容器、12……基板、14……ホ
ールダ、16……排気口、18……電子銃室、2
0……電子銃、22……電子線、24……加熱
器、26……ガス導入管、28……真空計、30
……コンデンサ、32……高周波発生器、34…
…偏向磁石、36……石英管、38……加熱フイ
ラメント。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 真空にした容器中に間接加熱手段により上面
    部を500〜600℃に保持される石英硝子、銅又は炭
    化硅素からなる基板を支持し、前記容器中に1:
    20〜1:100の容積比のメタン、ベンゼン又はア
    セチレンからなる炭化水素と水素との混合ガスを
    導入手段を介して容器内圧を10-3〜30トールに保
    持しつつ導入し、前記容器内に電子発生源を配置
    して基板上面に電子線を電子電流密度60〜
    100mA/cm2にて照射し、前記基板をそのホール
    ダがコンデンサと高周波発生器を介して接地され
    るか又はホールダが直流電源の正極に接続して接
    地されるか又はこれら両者の併用からなる過剰電
    子除去手段と接続されて基板上面にダイヤモンド
    結晶核を生成成長させることを特徴とするダイヤ
    モンド薄膜の製造方法。 2 電子発生源は、電子銃を基板上部に配置し、
    電子ビームを基板上面に照射してなる特許請求の
    範囲第1項記載のダイヤモンド薄膜の製造方法。 3 電子発生源は、電子銃を基板側方に配置し、
    電子ビーム軌道は偏向磁石により拡散偏向され、
    基板上面の所定範囲にわたり照射してなる特許請
    求の範囲第1項記載のダイヤモンド薄膜の製造方
    法。 4 電子発生源は、加熱フイラメントを基板上部
    に近接して配置し、電子シヤワーを基板上面に照
    射してなる特許請求の範囲第1項記載のダイヤモ
    ンド薄膜の製造方法。 5 真空にした容器中に間接加熱手段により上面
    部を500〜600℃に保持される石英硝子、銅又は炭
    化硅素からなる基板を支持し、前記容器中にメタ
    ン、ベンゼン又はアセチレンからなる炭化水素と
    水素との容積比1:20〜1:100、かつ前記炭化
    水素容積に対し1p.p.m.〜1p.p.b.のジボランガス
    を添加してなる混合ガスを導入手段を介して容器
    内圧を10-3〜30トールに保持しつつ導入し、前記
    容器内に電子発生源を配置して基板上面に電子線
    を電子電流密度60〜100mA/cm2にて照射し、前
    記基板をそのホールダがコンデンサと高周波発生
    器を介して接地されるか又はホールダが直流電源
    の正極に接続して接地されるか又はこれら両者の
    併用からなる過剰電子除去手段と接続されて基板
    上面にホウ素ドーピングのダイヤモンド薄膜を生
    成させることを特徴とするP型ダイヤモンド半導
    体の製造方法。
JP7667585A 1985-04-12 1985-04-12 ダイヤモンド薄膜及びp型ダイヤモンド半導体の製造方法 Granted JPS61236113A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7667585A JPS61236113A (ja) 1985-04-12 1985-04-12 ダイヤモンド薄膜及びp型ダイヤモンド半導体の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7667585A JPS61236113A (ja) 1985-04-12 1985-04-12 ダイヤモンド薄膜及びp型ダイヤモンド半導体の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61236113A JPS61236113A (ja) 1986-10-21
JPH0556649B2 true JPH0556649B2 (ja) 1993-08-20

Family

ID=13611999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7667585A Granted JPS61236113A (ja) 1985-04-12 1985-04-12 ダイヤモンド薄膜及びp型ダイヤモンド半導体の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61236113A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07161455A (ja) * 1993-12-09 1995-06-23 Sumitomo Electric Ind Ltd ダイヤモンドヒ−タ

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61236113A (ja) 1986-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH049757B2 (ja)
EP0286306B1 (en) Method and apparatus for vapor deposition of diamond
Sawabe et al. Growth of diamond thin films by electron-assisted chemical vapour deposition and their characterization
EP1413550B1 (en) Method and device for synthesizing high orientationally arranged carbon nanotubes by using organic liquid
JPH05500390A (ja) ダイヤモンドドープ処理されたダイヤモンドおよびダイヤモンド立体窒化硼素複合フイルムを低温で製造する方法
JPS6232157B2 (ja)
JPS5927754B2 (ja) ダイヤモンドの合成法
EP0693575A1 (en) Method for forming diamond film
JPH06172088A (ja) 配向性ダイヤモンド膜及びその形成方法
JPH04958B2 (ja)
JPS60195092A (ja) カ−ボン系薄膜の製造方法および装置
JPS5987040A (ja) フイルム沈着法
JPH0556649B2 (ja)
JP2646439B2 (ja) ダイヤモンドの気相合成方法および装置
JP2636856B2 (ja) ダイヤモンド薄膜の製造方法
JP2803396B2 (ja) ダイヤモンド薄膜合成装置
JPH0518798B2 (ja)
JPS63215595A (ja) ダイヤモンドの気相合成方法及び装置
KR100360281B1 (ko) 다이아몬드 기상 합성 장치 및 이를 이용한 합성 방법
JPH0341435B2 (ja)
JPH09315890A (ja) 半導体ダイヤモンドの合成方法
JPH0480000B2 (ja)
KR0160581B1 (ko) 레이저 어블레이션 방법에 의한 다이아몬드 박막의 형성방법
JPH0419197B2 (ja)
JPH06104599B2 (ja) ダイヤモンド膜の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees