JPH059735A - ダイヤモンドの気相合成方法 - Google Patents
ダイヤモンドの気相合成方法Info
- Publication number
- JPH059735A JPH059735A JP3195811A JP19581191A JPH059735A JP H059735 A JPH059735 A JP H059735A JP 3195811 A JP3195811 A JP 3195811A JP 19581191 A JP19581191 A JP 19581191A JP H059735 A JPH059735 A JP H059735A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- diamond
- substrate
- thin film
- reaction gas
- 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
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/272—Diamond only using DC, AC or RF discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/277—Diamond only using other elements in the gas phase besides carbon and hydrogen; using other elements besides carbon, hydrogen and oxygen in case of use of combustion torches; using other elements besides carbon, hydrogen and inert gas in case of use of plasma jets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/503—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using dc or ac discharges
Abstract
(57)【要約】
【目的】 非ダイヤモンド成分が少ない高品質のダイヤ
モンド薄膜を従来より低温で合成し、耐環境半導体及び
光学コーティング等の分野の新材料として供する。 【構成】 炭素と、水素及び／又は酸素とを少なくとも
含むガスを反応ガスとし、この反応ガス圧力を０．１乃
至５Torrにし、基板温度を３００乃至１０００℃にして
直流放電プラズマにより基板上にダイヤモンドの薄膜を
形成する。 【効果】 ３００乃至４００℃という低温で良質のダイ
ヤモンド薄膜を形成することができる。
モンド薄膜を従来より低温で合成し、耐環境半導体及び
光学コーティング等の分野の新材料として供する。 【構成】 炭素と、水素及び／又は酸素とを少なくとも
含むガスを反応ガスとし、この反応ガス圧力を０．１乃
至５Torrにし、基板温度を３００乃至１０００℃にして
直流放電プラズマにより基板上にダイヤモンドの薄膜を
形成する。 【効果】 ３００乃至４００℃という低温で良質のダイ
ヤモンド薄膜を形成することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐環境半導体及び光学コ
ーティング等の分野の新材料として利用するのに好適の
ダイヤモンドを気相合成法により製造する方法に関し、
特に、非ダイヤモンド成分が少ない高品質のダイヤモン
ド薄膜を低温で合成するダイヤモンドの気相合成方法に
関する。
ーティング等の分野の新材料として利用するのに好適の
ダイヤモンドを気相合成法により製造する方法に関し、
特に、非ダイヤモンド成分が少ない高品質のダイヤモン
ド薄膜を低温で合成するダイヤモンドの気相合成方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンド薄膜を気相合成するために
は、水素及び炭素を含有する反応ガスを分解することに
より、基板上に薄膜を形成する。この薄膜は、ダイヤモ
ンド及び非ダイヤモンド成分からなるが、このうち非ダ
イヤモンド成分は原子状水素によってエッチングされ、
ダイヤモンドのみが成長する。
は、水素及び炭素を含有する反応ガスを分解することに
より、基板上に薄膜を形成する。この薄膜は、ダイヤモ
ンド及び非ダイヤモンド成分からなるが、このうち非ダ
イヤモンド成分は原子状水素によってエッチングされ、
ダイヤモンドのみが成長する。
【０００３】図４に示す装置を使用した直流（ＤＣ）放
電プラズマ方法においては、約２００Torrの圧力で直流
放電を発生させ、このプラズマにより反応ガスを分解す
る。これにより、基板上にダイヤモンドを成長させる
（電気学会雑誌第１０６巻（１９８６年発行）第１２号
第１２１１頁及び特開昭６３−８５０９４号公報）。
電プラズマ方法においては、約２００Torrの圧力で直流
放電を発生させ、このプラズマにより反応ガスを分解す
る。これにより、基板上にダイヤモンドを成長させる
（電気学会雑誌第１０６巻（１９８６年発行）第１２号
第１２１１頁及び特開昭６３−８５０９４号公報）。
【０００４】この図４に示す装置においては、チャンバ
１が排気口２を介して排気ポンプ（図示せず）により排
気され、所定の真空度に保持されるようになっている。
そして、このチャンバ１の上壁には円板状の陰極３が棒
状の軸部３ａを介して垂下されており、チャンバ１の底
壁には円板状の陽極４が軸部４ａを介して設置されてい
る。軸部３ａ，４ａはチャンバ１に対して電気的に絶縁
されている。これらの陰極３及び陽極４はその面を相互
に平行に対向させて配置されている。
１が排気口２を介して排気ポンプ（図示せず）により排
気され、所定の真空度に保持されるようになっている。
そして、このチャンバ１の上壁には円板状の陰極３が棒
状の軸部３ａを介して垂下されており、チャンバ１の底
壁には円板状の陽極４が軸部４ａを介して設置されてい
る。軸部３ａ，４ａはチャンバ１に対して電気的に絶縁
されている。これらの陰極３及び陽極４はその面を相互
に平行に対向させて配置されている。
【０００５】反応ガスの導入管５はそのガス噴出口を陰
極３の近傍に位置させて設置されている。また、チャン
バ１の側壁の中央には、ビューポート６が配設されてい
て、このビューポート６を介して外部からチャンバ１内
を観察できるようになっている。そして、陰極３には、
負電源７が接続されており、陽極４は電流計８を介して
接地されている。基板１０は陽極４上に載置されるよう
になっているが、この基板１０は適宜の加熱装置（図示
せず）により加熱されるようになっている。
極３の近傍に位置させて設置されている。また、チャン
バ１の側壁の中央には、ビューポート６が配設されてい
て、このビューポート６を介して外部からチャンバ１内
を観察できるようになっている。そして、陰極３には、
負電源７が接続されており、陽極４は電流計８を介して
接地されている。基板１０は陽極４上に載置されるよう
になっているが、この基板１０は適宜の加熱装置（図示
せず）により加熱されるようになっている。
【０００６】このように構成された直流（ＤＣ）プラズ
マ気相成長装置においては、陽極４上に基板１０を載置
した後、排気口２を介してチャンバ１内を真空排気しつ
つ、ガス導入管５を介して水素及び炭素を含有する反応
ガスをチャンバ１内に導入する。そして、基板１０を約
600℃以上の温度に加熱しつつ、チャンバ１内を例えば
約200Torrの圧力の反応ガス雰囲気下において直流放電
を生起させ、反応ガスを分解して基板上にダイヤモンド
の薄膜を形成する。なお、薄膜はダイヤモンド及び非ダ
イヤモンド成分からなるが、このうち、非ダイヤモンド
成分は原子状水素によってエッチングされてダイヤモン
ドのみが成長する。
マ気相成長装置においては、陽極４上に基板１０を載置
した後、排気口２を介してチャンバ１内を真空排気しつ
つ、ガス導入管５を介して水素及び炭素を含有する反応
ガスをチャンバ１内に導入する。そして、基板１０を約
600℃以上の温度に加熱しつつ、チャンバ１内を例えば
約200Torrの圧力の反応ガス雰囲気下において直流放電
を生起させ、反応ガスを分解して基板上にダイヤモンド
の薄膜を形成する。なお、薄膜はダイヤモンド及び非ダ
イヤモンド成分からなるが、このうち、非ダイヤモンド
成分は原子状水素によってエッチングされてダイヤモン
ドのみが成長する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のダ
イヤモンドの気相成長方法においては、ダイヤモンド薄
膜を得るために、基板温度を600℃以上の高温に加熱す
る必要がある。しかしながら、この温度域においては、
アルミニウム等の低融点金属及びガリウム砒素等の３族
−５族半導体は使用することができない。即ち、アルミ
ニウム基板は融点が低いため、成膜中に溶解し、又は変
形する虞がある。また、ガリウム砒素基板は高温で砒素
が蒸発し、基板の元素組成が変化しやすい。更に、シリ
コン素子はデバイスの構造が熱により破壊されてしまう
という難点がある。このため、これらの材料を基板とす
ることは不可能である。また、従来のシリコンを使用し
た半導体素子とダイヤモンドとを組み合わせる場合に
は、シリコン半導体素子の耐熱性の問題から、ダイヤモ
ンドを450℃以下で合成する必要がある。このため、ダ
イヤモンド薄膜は、優れた耐環境性を持つにも拘らず、
これをシリコン半導体素子等の保護膜に適用することは
できなかった。
イヤモンドの気相成長方法においては、ダイヤモンド薄
膜を得るために、基板温度を600℃以上の高温に加熱す
る必要がある。しかしながら、この温度域においては、
アルミニウム等の低融点金属及びガリウム砒素等の３族
−５族半導体は使用することができない。即ち、アルミ
ニウム基板は融点が低いため、成膜中に溶解し、又は変
形する虞がある。また、ガリウム砒素基板は高温で砒素
が蒸発し、基板の元素組成が変化しやすい。更に、シリ
コン素子はデバイスの構造が熱により破壊されてしまう
という難点がある。このため、これらの材料を基板とす
ることは不可能である。また、従来のシリコンを使用し
た半導体素子とダイヤモンドとを組み合わせる場合に
は、シリコン半導体素子の耐熱性の問題から、ダイヤモ
ンドを450℃以下で合成する必要がある。このため、ダ
イヤモンド薄膜は、優れた耐環境性を持つにも拘らず、
これをシリコン半導体素子等の保護膜に適用することは
できなかった。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、従来よりも低温でダイヤモンドを合成する
ことができ、低融点材料又は熱影響を嫌う材料の上にも
ダイヤモンド薄膜を形成することができるダイヤモンド
の気相合成方法を提供することを目的とする。
のであって、従来よりも低温でダイヤモンドを合成する
ことができ、低融点材料又は熱影響を嫌う材料の上にも
ダイヤモンド薄膜を形成することができるダイヤモンド
の気相合成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るダイヤモン
ドの気相合成方法は、少なくとも炭素と水素とを構成元
素として含むガス又は少なくとも炭素含有ガスと水素ガ
スとを含む混合ガスを反応ガスとして使用し、この反応
ガスの圧力を０．１乃至５Torr、基板の温度を３００乃
至１０００℃にして直流放電プラズマにより前記基板上
にダイヤモンドを合成することを特徴とする。
ドの気相合成方法は、少なくとも炭素と水素とを構成元
素として含むガス又は少なくとも炭素含有ガスと水素ガ
スとを含む混合ガスを反応ガスとして使用し、この反応
ガスの圧力を０．１乃至５Torr、基板の温度を３００乃
至１０００℃にして直流放電プラズマにより前記基板上
にダイヤモンドを合成することを特徴とする。
【００１０】この場合に、前記反応ガスとして更にＨｅ
ガス及び／又はＡｒガスを含有させてもよい。また、前
記電子ビーム支援プラズマは、表面が凹面鏡をなす陰極
を使用して行うことが好ましい。
ガス及び／又はＡｒガスを含有させてもよい。また、前
記電子ビーム支援プラズマは、表面が凹面鏡をなす陰極
を使用して行うことが好ましい。
【００１１】
【作用】本発明においては、圧力が０．１乃至５Torrの
反応ガス中で電子ビームが照射されダイヤモンドを気相
成長させる。この圧力領域では電子ビームが試料表面に
衝突して吸着原子を化学的に活性化するため、基板温度
が低くても非ダイヤモンド成分のエッチング反応が促進
され、高品質のダイヤモンド薄膜を得ることができる。
この場合に、反応時のガス圧が０．１Torrより低いと、
プラズマを生起しにくい。また、反応ガス圧が５Torrよ
り高いと、安定した放電を得ることができない。このた
め、反応ガスの圧力は０．１乃至５Torrにする。図１は
横軸に反応ガス圧をとり、縦軸に成長速度をとって両者
の関係を示すグラフ図である。この図のデータは、メタ
ン；0.5％、ヘリウム；99.5％の混合ガスを使用し、基
板温度を400℃に設定した場合のものである。この図に
示すように、反応ガス圧が０．１乃至５Torrである場合
は、この条件から外れる場合に比して成長速度が高い。
なお、反応ガスにヘリウム又はアルゴンガスを添加す
ると、放電が安定し、更に一層プラズマ密度が上昇す
る。
反応ガス中で電子ビームが照射されダイヤモンドを気相
成長させる。この圧力領域では電子ビームが試料表面に
衝突して吸着原子を化学的に活性化するため、基板温度
が低くても非ダイヤモンド成分のエッチング反応が促進
され、高品質のダイヤモンド薄膜を得ることができる。
この場合に、反応時のガス圧が０．１Torrより低いと、
プラズマを生起しにくい。また、反応ガス圧が５Torrよ
り高いと、安定した放電を得ることができない。このた
め、反応ガスの圧力は０．１乃至５Torrにする。図１は
横軸に反応ガス圧をとり、縦軸に成長速度をとって両者
の関係を示すグラフ図である。この図のデータは、メタ
ン；0.5％、ヘリウム；99.5％の混合ガスを使用し、基
板温度を400℃に設定した場合のものである。この図に
示すように、反応ガス圧が０．１乃至５Torrである場合
は、この条件から外れる場合に比して成長速度が高い。
なお、反応ガスにヘリウム又はアルゴンガスを添加す
ると、放電が安定し、更に一層プラズマ密度が上昇す
る。
【００１２】また、電子ビーム支援プラズマの陰極表面
を凹面鏡にすると、電子が自己集束し、ビーム中の電子
密度が高くなる。このため、電子とガス分子との衝突に
よって反応ガスの分解が促進され、反応ガスが低圧でも
プラズマ密度を上昇させることが可能になる。このた
め、低圧における反応ガスの分解が更に一層容易にな
る。
を凹面鏡にすると、電子が自己集束し、ビーム中の電子
密度が高くなる。このため、電子とガス分子との衝突に
よって反応ガスの分解が促進され、反応ガスが低圧でも
プラズマ密度を上昇させることが可能になる。このた
め、低圧における反応ガスの分解が更に一層容易にな
る。
【００１３】前述の如く、本発明は０．１乃至５Torrと
いう低圧で反応ガスを電子照射により分解するものであ
るので、３００乃至４００℃という低温でも十分に高い
成長速度が得られる。図２は横軸に基板温度をとり、縦
軸に成長速度をとって両者の関係を示すグラフ図であ
る。同図のデータは、メタン；0.5％、ヘリウム；99.5
％の混合ガスを使用し、反応ガスの圧力が１．０Torrの
条件で成膜した場合のものである。この図２から明らか
なように、基板温度が６００乃至１０００℃という高温
で成長速度が高いのに加え、３００乃至４００℃という
従来の成長温度よりも極めて低い温度で十分に速い成長
速度を有している。
いう低圧で反応ガスを電子照射により分解するものであ
るので、３００乃至４００℃という低温でも十分に高い
成長速度が得られる。図２は横軸に基板温度をとり、縦
軸に成長速度をとって両者の関係を示すグラフ図であ
る。同図のデータは、メタン；0.5％、ヘリウム；99.5
％の混合ガスを使用し、反応ガスの圧力が１．０Torrの
条件で成膜した場合のものである。この図２から明らか
なように、基板温度が６００乃至１０００℃という高温
で成長速度が高いのに加え、３００乃至４００℃という
従来の成長温度よりも極めて低い温度で十分に速い成長
速度を有している。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。
する。
【００１５】図３は本発明の実施例において使用する気
相成長装置を示す。接地されたチャンバ１１の上壁には
ビューポート１６が設けられており、その底壁には排気
口１２が設けられている。この排気口１２を介してチャ
ンバ１１内が真空排気される。また、チャンバ１１の側
壁上部には反応ガスの導入管１５が配置されており、こ
の導入管１５を介して所定の組成の反応ガスがチャンバ
１１内に導入されるようになっている。
相成長装置を示す。接地されたチャンバ１１の上壁には
ビューポート１６が設けられており、その底壁には排気
口１２が設けられている。この排気口１２を介してチャ
ンバ１１内が真空排気される。また、チャンバ１１の側
壁上部には反応ガスの導入管１５が配置されており、こ
の導入管１５を介して所定の組成の反応ガスがチャンバ
１１内に導入されるようになっている。
【００１６】チャンバ１１の対向する１対の側壁には基
板保持台１４及び陰極１３が夫々基板保持ケース１４ａ
及び陰極ケース１３ａを介して設置されている。基板保
持ケース１４ａ及び陰極ケース１３ａはその内部に夫々
管１４ｂ及び管１３ｂを介して冷却水が循環供給される
ようになっている。この基板保持ケース１４ａはチャン
バ１１に接触していて接地に接続されており、基板保持
ケース１４ａのチャンバ内先端には平板状の基板保持台
１４がその面を垂直にして取り付けられている。そし
て、この基板保持台１４内にはヒータ２０が埋設されて
おり、ヒータ２０はチャンバ１１の外部の電源２１に接
続されている。このヒータ２０は電源２１から給電され
て抵抗発熱し、基板保持台１４を加熱する。基板保持台
１４の表面には、基板１０が重ねられて配置されるよう
になっている。
板保持台１４及び陰極１３が夫々基板保持ケース１４ａ
及び陰極ケース１３ａを介して設置されている。基板保
持ケース１４ａ及び陰極ケース１３ａはその内部に夫々
管１４ｂ及び管１３ｂを介して冷却水が循環供給される
ようになっている。この基板保持ケース１４ａはチャン
バ１１に接触していて接地に接続されており、基板保持
ケース１４ａのチャンバ内先端には平板状の基板保持台
１４がその面を垂直にして取り付けられている。そし
て、この基板保持台１４内にはヒータ２０が埋設されて
おり、ヒータ２０はチャンバ１１の外部の電源２１に接
続されている。このヒータ２０は電源２１から給電され
て抵抗発熱し、基板保持台１４を加熱する。基板保持台
１４の表面には、基板１０が重ねられて配置されるよう
になっている。
【００１７】一方、陰極ケース１３ａはチャンバ１１に
対して電気的に絶縁されていると共に、負電源１７に接
続されている。そして、陰極ケース１３ａのチャンバ内
先端にはその外面が凹状に湾曲した陰極１３が基板保持
台１４に対向するようにして取り付けられている。この
陰極１３の表面は凹球面状をなしており、陰極ケース１
３ａを介して負の高圧電源１７に接続されている。
対して電気的に絶縁されていると共に、負電源１７に接
続されている。そして、陰極ケース１３ａのチャンバ内
先端にはその外面が凹状に湾曲した陰極１３が基板保持
台１４に対向するようにして取り付けられている。この
陰極１３の表面は凹球面状をなしており、陰極ケース１
３ａを介して負の高圧電源１７に接続されている。
【００１８】次に、このように構成された気相成長装置
を使用した本実施例方法について、具体的に説明する。
先ず、基板保持台１４の表面に基板１０を載置し、排気
口１２を介してチャンバ１１内を高真空に排気する。そ
して、この排気を継続しつつ、導入管１５を介して所定
の反応ガスをチャンバ１１内に導入する。これにより、
チャンバ１１内は所定の減圧圧力（０．１乃至５Torr）
の反応ガス雰囲気になる。そして、ヒータ２０に通電し
て基板１０を所定の温度（３００乃至１０００℃）に加
熱すると、基板雰囲気の反応ガスが分解されてダイヤモ
ンド薄膜が成膜される。
を使用した本実施例方法について、具体的に説明する。
先ず、基板保持台１４の表面に基板１０を載置し、排気
口１２を介してチャンバ１１内を高真空に排気する。そ
して、この排気を継続しつつ、導入管１５を介して所定
の反応ガスをチャンバ１１内に導入する。これにより、
チャンバ１１内は所定の減圧圧力（０．１乃至５Torr）
の反応ガス雰囲気になる。そして、ヒータ２０に通電し
て基板１０を所定の温度（３００乃至１０００℃）に加
熱すると、基板雰囲気の反応ガスが分解されてダイヤモ
ンド薄膜が成膜される。
【００１９】この場合に、陰極１３の表面が凹球面状を
なしているから、陰極１３から基板保持台１４に向かう
電子は自己集束し、ビーム中の電子密度が高い。このた
め、電子とガス分子との衝突によって反応ガスの分解が
促進され、低ガス圧でもプラズマ密度を高めることが可
能である。また、本発明のように反応ガスの圧力が低い
場合には、電子ビームが試料表面に衝突し、吸着原子を
化学的に活性化する。その結果、基板温度が低い場合で
も、非ダイヤモンド成分のエッチング反応が促進され、
高品質のダイヤモンド薄膜を得ることができる。
なしているから、陰極１３から基板保持台１４に向かう
電子は自己集束し、ビーム中の電子密度が高い。このた
め、電子とガス分子との衝突によって反応ガスの分解が
促進され、低ガス圧でもプラズマ密度を高めることが可
能である。また、本発明のように反応ガスの圧力が低い
場合には、電子ビームが試料表面に衝突し、吸着原子を
化学的に活性化する。その結果、基板温度が低い場合で
も、非ダイヤモンド成分のエッチング反応が促進され、
高品質のダイヤモンド薄膜を得ることができる。
【００２０】この場合に、反応ガスにヘリウム又はアル
ゴンガスを加えると、放電が安定し、更に一層プラズマ
密度を高めることができる。
ゴンガスを加えると、放電が安定し、更に一層プラズマ
密度を高めることができる。
【００２１】次に、上述の装置を使用して本発明の実施
例方法により実際にダイヤモンドの薄膜を形成した結果
について説明する。
例方法により実際にダイヤモンドの薄膜を形成した結果
について説明する。
【００２２】実施例１
基板としてシリコンウエハを使用し、この基板を１／４
μｍのダイヤモンドペーストで３０分間研磨した。そし
て、メタンガス０．５％、ヘリウムガス９９．５％の混
合ガスを反応ガスとして使用し、反応ガス圧力を１．０
Torrにしてダイヤモンドを成膜した。成膜時の給電電力
は約６００Ｗであり、その結果基板温度は４００℃であ
った。そして、８時間かけて成膜した結果、直径が２c
m、膜厚が０．２μｍのダイヤモンド膜が得られた。こ
の薄膜の表面の形態及びラマン分光の結果から、形成さ
れた膜は良質のダイヤモンド膜であることが判明した。
μｍのダイヤモンドペーストで３０分間研磨した。そし
て、メタンガス０．５％、ヘリウムガス９９．５％の混
合ガスを反応ガスとして使用し、反応ガス圧力を１．０
Torrにしてダイヤモンドを成膜した。成膜時の給電電力
は約６００Ｗであり、その結果基板温度は４００℃であ
った。そして、８時間かけて成膜した結果、直径が２c
m、膜厚が０．２μｍのダイヤモンド膜が得られた。こ
の薄膜の表面の形態及びラマン分光の結果から、形成さ
れた膜は良質のダイヤモンド膜であることが判明した。
【００２３】実施例２
実施例１と同様の条件で、反応ガスとして、メタンガス
１．０％、水素ガス４９％、ヘリウムガス５０％の混合
ガスを使用して成膜した。成膜時の電力は約５００Ｗ，
基板温度は４００℃であった。その結果、８時間成膜処
理したところ、直径が２cm、膜厚が０．１５μｍのダイ
ヤモンド薄膜が得られた。この薄膜は、その表面の形態
及びラマン分光の結果から、良質のダイヤモンド膜であ
った。
１．０％、水素ガス４９％、ヘリウムガス５０％の混合
ガスを使用して成膜した。成膜時の電力は約５００Ｗ，
基板温度は４００℃であった。その結果、８時間成膜処
理したところ、直径が２cm、膜厚が０．１５μｍのダイ
ヤモンド薄膜が得られた。この薄膜は、その表面の形態
及びラマン分光の結果から、良質のダイヤモンド膜であ
った。
【００２４】実施例３
実施例１と同様の条件にて、反応ガストして、メタンガ
ス２．０％、水素ガス４７．９％、酸素ガス０．１％、
ヘリウムガス５０％の混合ガスを使用し、電力が約５５
０Ｗの条件で成膜した。基板温度は４００℃であった。
そして、８時間成膜処理した結果、直径が２cm、膜厚が
０．１μｍの薄膜が得られた。この薄膜もその表面形態
及びラマン分光の結果から、良質のダイヤモンド膜であ
ることが判明した。
ス２．０％、水素ガス４７．９％、酸素ガス０．１％、
ヘリウムガス５０％の混合ガスを使用し、電力が約５５
０Ｗの条件で成膜した。基板温度は４００℃であった。
そして、８時間成膜処理した結果、直径が２cm、膜厚が
０．１μｍの薄膜が得られた。この薄膜もその表面形態
及びラマン分光の結果から、良質のダイヤモンド膜であ
ることが判明した。
【００２５】このように、本発明の実施例においては、
いずれの場合も、従来に比して極めて低い温度で基板上
に良質のダイヤモンド膜を形成することができた。
いずれの場合も、従来に比して極めて低い温度で基板上
に良質のダイヤモンド膜を形成することができた。
【００２６】なお、本発明において、反応ガスとしては
分子中に炭素を含むものであればよく、メタンガスの外
に、種々のガスを使用することができる。例えば、エタ
ノール、二酸化炭素及び一酸化炭素等の炭化水素ガスを
使用しても良い。
分子中に炭素を含むものであればよく、メタンガスの外
に、種々のガスを使用することができる。例えば、エタ
ノール、二酸化炭素及び一酸化炭素等の炭化水素ガスを
使用しても良い。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
０．１乃至５Torrの低圧力にてダイヤモンド薄膜を合成
するので、従来よりも低温でダイヤモンドの薄膜を形成
することができる。このため、本発明により、ダイヤモ
ンド薄膜をシリコン及び砒素デバイスの保護膜等として
利用することが始めて可能になり、本発明はダイヤモン
ド薄膜の用途の拡大に著しい貢献をなす。また、本発明
により、アルミニウム等の低融点材料の基板上にダイヤ
モンド薄膜をコーティングすることが可能になる。
０．１乃至５Torrの低圧力にてダイヤモンド薄膜を合成
するので、従来よりも低温でダイヤモンドの薄膜を形成
することができる。このため、本発明により、ダイヤモ
ンド薄膜をシリコン及び砒素デバイスの保護膜等として
利用することが始めて可能になり、本発明はダイヤモン
ド薄膜の用途の拡大に著しい貢献をなす。また、本発明
により、アルミニウム等の低融点材料の基板上にダイヤ
モンド薄膜をコーティングすることが可能になる。
【図１】反応ガス圧力と成長速度との関係を示すグラフ
図である。
図である。
【図２】基板温度と成長速度との関係を示すグラフ図で
ある。
ある。
【図３】本発明の実施例にて使用する直流プラズマ成膜
装置を示す図である。
装置を示す図である。
【図４】従来の直流プラズマ装置を示す図である。
１，１１；チャンバ
３，１３；陰極
４；陽極
７；直流電源
１０；基板
１４；基板保持台
１７；負高圧電源
２０；ヒータ
２１；基板加熱用電源
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 西村 耕造
兵庫県神戸市兵庫区吉田町二丁目９−５
(72)発明者 小橋 宏司
兵庫県西宮市高須町２−１−31−440
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも炭素と水素とを構成元素とし
て含むガス又は少なくとも炭素含有ガスと水素ガスとを
含む混合ガスを反応ガスとして使用し、この反応ガスの
圧力を０．１乃至５Torr、基板の温度を３００乃至１０
００℃にして直流放電プラズマにより前記基板上にダイ
ヤモンドを合成することを特徴とするダイヤモンドの気
相合成方法。 - 【請求項２】 前記少なくとも炭素と水素とを構成元素
として含むガスは、更に酸素を含むことを特徴とする請
求項１に記載のダイヤモンドの気相合成方法。 - 【請求項３】 前記少なくとも炭素含有ガスと水素ガス
とを含む混合ガスは、更に酸素ガスを含むことを特徴と
する請求項１に記載のダイヤモンドの気相合成方法。 - 【請求項４】 前記少なくとも炭素含有ガスと水素ガス
とを含む混合ガスは、更にＨｅガス及び／又はＡｒガス
を含有することを特徴とする請求項１に記載のダイヤモ
ンドの気相合成方法。 - 【請求項５】 前記直流放電プラズマは凹球面陰極を用
いた電子ビーム支援プラズマ装置により発生するもので
あることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドの
気相合成方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3195811A JPH059735A (ja) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | ダイヤモンドの気相合成方法 |
| US07/908,084 US5358754A (en) | 1991-07-09 | 1992-07-06 | Method for forming diamond films by vapor phase synthesis |
| DE4222406A DE4222406C2 (de) | 1991-07-09 | 1992-07-08 | Verfahren zur Herstellung von Diamantschichten durch Dampfphasensynthese |
| GB9214462A GB2258247B (en) | 1991-07-09 | 1992-07-08 | Method for forming diamond films by vapor phase synthesis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3195811A JPH059735A (ja) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | ダイヤモンドの気相合成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH059735A true JPH059735A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=16347383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3195811A Pending JPH059735A (ja) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | ダイヤモンドの気相合成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5358754A (ja) |
| JP (1) | JPH059735A (ja) |
| DE (1) | DE4222406C2 (ja) |
| GB (1) | GB2258247B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009214840A (ja) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Denso Corp | 車両用側突検出装置 |
| KR101419741B1 (ko) * | 2006-03-08 | 2014-07-15 | 에이지디 마테리알 가부시키가이샤 | 단결정 다이아몬드 성장용 기재의 제조방법 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2267733A (en) * | 1992-05-13 | 1993-12-15 | Gen Electric | Abrasion protective and thermal dissipative coating for jet engine component leading edges. |
| US5470661A (en) * | 1993-01-07 | 1995-11-28 | International Business Machines Corporation | Diamond-like carbon films from a hydrocarbon helium plasma |
| GB9405029D0 (en) * | 1994-03-15 | 1994-04-27 | Franks Joseph Dr | Improved catheters and other tubular inserts |
| US5803967A (en) * | 1995-05-31 | 1998-09-08 | Kobe Steel Usa Inc. | Method of forming diamond devices having textured and highly oriented diamond layers therein |
| GB2308132A (en) * | 1995-12-14 | 1997-06-18 | Imperial College | Depositing films on a substrate using an electric field |
| KR100302457B1 (ko) * | 1999-04-06 | 2001-10-29 | 박호군 | 다이아몬드 막 증착방법 |
| DE10239486A1 (de) * | 2002-08-21 | 2004-03-04 | Carl Zeiss Smt Ag | Verfahren zur Herstellung von teilbeschichteten Substraten |
| TWI374935B (en) * | 2004-08-27 | 2012-10-21 | Pfizer Ireland Pharmaceuticals | Production of α-abeta |
| CN112981362B (zh) * | 2021-02-08 | 2023-11-28 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种金刚石涂层材料及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5131941A (en) * | 1959-04-08 | 1992-07-21 | Lemelson Jerome H | Reaction apparatus and method |
| US4434188A (en) * | 1981-12-17 | 1984-02-28 | National Institute For Researches In Inorganic Materials | Method for synthesizing diamond |
| US4486286A (en) * | 1982-09-28 | 1984-12-04 | Nerken Research Corp. | Method of depositing a carbon film on a substrate and products obtained thereby |
| US4664760A (en) * | 1983-04-26 | 1987-05-12 | Aluminum Company Of America | Electrolytic cell and method of electrolysis using supported electrodes |
| CH659484A5 (de) * | 1984-04-19 | 1987-01-30 | Balzers Hochvakuum | Anordnung zur beschichtung von substraten mittels kathodenzerstaeubung. |
| JPS61158899A (ja) * | 1985-07-31 | 1986-07-18 | Kyocera Corp | ダイヤモンド膜の製法 |
| DE3690606T (ja) * | 1985-11-25 | 1988-08-25 | ||
| JPS63107898A (ja) * | 1986-10-23 | 1988-05-12 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | プラズマを用いるダイヤモンドの合成法 |
| KR900008505B1 (ko) * | 1987-02-24 | 1990-11-24 | 세미콘덕터 에너지 라보라터리 캄파니 리미티드 | 탄소 석출을 위한 마이크로파 강화 cvd 방법 |
| EP0327051B2 (en) * | 1988-02-01 | 1997-09-17 | Sumitomo Electric Industries Limited | Diamond and its preparation by chemical vapor deposition method |
| JP2585342B2 (ja) * | 1988-02-05 | 1997-02-26 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド気相合成法 |
| JPH08757B2 (ja) * | 1988-12-26 | 1996-01-10 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンドおよびその気相合成法 |
| JPH0615715B2 (ja) * | 1988-11-04 | 1994-03-02 | 出光石油化学株式会社 | ダイヤモンド類薄膜の製造方法 |
| JPH02138469A (ja) * | 1988-11-16 | 1990-05-28 | Hitachi Ltd | ダイアモンド表面を有する真空用材料、この真空用材料の表面処理法、ダイアモンド膜表面の作製法、真空用材料を用いた真空容器とその部品，真空内駆動機構，電子放出源，真空内ヒータおよび蒸着源容器 |
| JPH0620464B2 (ja) * | 1989-04-03 | 1994-03-23 | 信越化学工業株式会社 | 医療用切開、圧入器具およびその製造方法 |
| US5007373A (en) * | 1989-05-24 | 1991-04-16 | Ionic Atlanta, Inc. | Spiral hollow cathode |
| US5106452A (en) * | 1989-06-05 | 1992-04-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of depositing diamond and diamond light emitting device |
| JPH0780718B2 (ja) * | 1989-08-04 | 1995-08-30 | トヨタ自動車株式会社 | ダイヤモンドの合成方法および合成装置 |
| IE902399A1 (en) * | 1989-08-21 | 1991-02-27 | Gen Electric | Method of making a single crystal cvd diamond |
| US4958590A (en) * | 1989-09-06 | 1990-09-25 | General Atomics | Microwave traveling-wave diamond production device and method |
| US4958890A (en) * | 1989-10-30 | 1990-09-25 | Whirlpool Corporation | Refrigerator cabinet flange reinforcement bar |
| JPH04214094A (ja) * | 1990-04-26 | 1992-08-05 | Hitachi Ltd | 合成ダイヤモンド薄膜の製法、該薄膜及びそれを用いた装置 |
| JP2840788B2 (ja) * | 1990-05-30 | 1998-12-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | ダイヤモンド成分を含む表面保護膜 |
| EP0470531B1 (en) * | 1990-08-07 | 1994-04-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diamond synthesizing method |
-
1991
- 1991-07-09 JP JP3195811A patent/JPH059735A/ja active Pending
-
1992
- 1992-07-06 US US07/908,084 patent/US5358754A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-07-08 GB GB9214462A patent/GB2258247B/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-07-08 DE DE4222406A patent/DE4222406C2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101419741B1 (ko) * | 2006-03-08 | 2014-07-15 | 에이지디 마테리알 가부시키가이샤 | 단결정 다이아몬드 성장용 기재의 제조방법 |
| JP2009214840A (ja) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Denso Corp | 車両用側突検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5358754A (en) | 1994-10-25 |
| DE4222406C2 (de) | 1994-05-11 |
| DE4222406A1 (de) | 1993-02-04 |
| GB2258247B (en) | 1994-08-31 |
| GB2258247A (en) | 1993-02-03 |
| GB9214462D0 (en) | 1992-08-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4816286A (en) | Process for synthesis of diamond by CVD | |
| JPS5927753B2 (ja) | ダイヤモンドの合成法 | |
| JPH08232069A (ja) | 固体物質の昇華方法及び装置 | |
| JPH059735A (ja) | ダイヤモンドの気相合成方法 | |
| JPH08225395A (ja) | ホウ素ドープされたダイヤモンドの製造方法 | |
| JPS6136200A (ja) | ダイヤモンドの気相合成法 | |
| JPH11500097A (ja) | Ｃ▲下７０▼からのダイヤモンドの成長法 | |
| JPS61163195A (ja) | ダイヤモンド気相合成法及びその装置 | |
| US6558742B1 (en) | Method of hot-filament chemical vapor deposition of diamond | |
| JP2001506572A (ja) | 気相合成によるダイヤモンド皮膜の形成方法 | |
| JPH0543393A (ja) | 炭素材料作製方法 | |
| JPH0448757B2 (ja) | ||
| JP3071855B2 (ja) | ダイヤモンド膜作製方法 | |
| JP2803396B2 (ja) | ダイヤモンド薄膜合成装置 | |
| JPS63277767A (ja) | 高圧相窒化ホウ素の気相合成法 | |
| JPS60145995A (ja) | ダイヤモンド状カ−ボンの製造方法 | |
| JPS5915983B2 (ja) | ホウ素被膜の形成方法 | |
| JP4480192B2 (ja) | 高純度ダイヤモンドの合成方法 | |
| JPH0419197B2 (ja) | ||
| JP3190100B2 (ja) | 炭素材料作製装置 | |
| JPH01246357A (ja) | 立方晶窒化ホウ素膜の製造方法 | |
| JPH064915B2 (ja) | 立方晶窒化ホウ素の合成方法 | |
| JP2617539B2 (ja) | 立方晶窒化ほう素膜の製造装置 | |
| JPH08225394A (ja) | ダイヤモンドの気相合成方法 | |
| JPH0518794B2 (ja) |