JPH06298599A - Production of diamond and diamond-like carbon - Google Patents

Production of diamond and diamond-like carbon

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JPH06298599A
JPH06298599A JP8755993A JP8755993A JPH06298599A JP H06298599 A JPH06298599 A JP H06298599A JP 8755993 A JP8755993 A JP 8755993A JP 8755993 A JP8755993 A JP 8755993A JP H06298599 A JPH06298599 A JP H06298599A
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JP
Japan
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diamond
carbon
gas
hydrogen
concentration
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JP8755993A
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Noboru Nakao
昇 中尾
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable high-speed formation of high crystallinity diamond film of excellent uniformity even in a large area by allowing a hydrogen halide to coexist in the reaction system in the synthesis of diamond-like carbon on the base through the CVD process. CONSTITUTION:In the synthesis of diamond or diamond-like carbon on the base through the CVD process, the synthesis is performed in the coexistence of a hydrogen halide in the reaction system. Preferably, the concentrations of carbon and hydrogen halide in the atmosphere near the base are controlled and fed so that these concentrations may satisfy the equation (x is the concentration of hydrogen halide; y is the concentration of carbon-containing molecules; n is the number of carbon atoms in one carbon-containing molecule. Thus, in comparison with the case that, for example, a carbon-containing molecule such as methane and hydrogen gas are used, more carbon radicals are formed, when methane gas and hydrogen halide gas (hydrogen chloride gas) are used, to accelerate the reaction rate of the diamond synthesis.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンドあるいは
ダイヤモンド状炭素(以下、単にダイヤモンドと言うこ
とがある)の製造方法に関し、詳細にはCVD法を用い
て、ダイヤモンドをより速く合成する方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing diamond or diamond-like carbon (hereinafter sometimes simply referred to as diamond), and more particularly to a method for synthesizing diamond faster by using a CVD method. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、CVD法にて基板上にダイヤ
モンドを合成するという方法は広く行なわれており、特
に電子技術分野で応用されている。ダイヤモンドを合成
するCVD法の具体的手法としては以下の方法が知られ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method of synthesizing diamond on a substrate by a CVD method has been widely used, and is particularly applied in the field of electronic technology. The following methods are known as specific CVD methods for synthesizing diamond.

【0003】熱プラズマによる方法:直線アーク放電
や高周波を用いて炭化水素系の原料ガスと水素ガスを励
起させ、ここに発生する高温の熱プラズマを急冷して基
板上にダイヤモンドを成長させる。 低温プラズマによる方法:マイクロ波や直流のグロー
放電を用いて炭化水素系の原料ガスと水素ガスを励起
し、ここに発生する低温プラズマを用いて基板上にダイ
ヤモンドを成長させる。 熱フィラメント法:通電によって高温に加熱したフィ
ラメントにより、炭化水素系の原料ガスと水素ガスを熱
分解し、この時生成する活性種によって基板上にダイヤ
モンドを成長させる。
Method using thermal plasma: A hydrocarbon-based source gas and hydrogen gas are excited by using a linear arc discharge or a high frequency, and high temperature thermal plasma generated here is rapidly cooled to grow diamond on a substrate. Low-temperature plasma method: A hydrocarbon-based source gas and hydrogen gas are excited by using microwave or direct-current glow discharge, and diamond is grown on a substrate by using low-temperature plasma generated here. Hot filament method: A filament material heated to a high temperature by energization thermally decomposes a hydrocarbon-based source gas and hydrogen gas, and diamond is grown on a substrate by active species generated at this time.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の熱プラズマに
よる方法の場合は、熱プラズマ中での活性種濃度が高い
ため、成膜速度が速くなるという利点はあるが、熱プラ
ズマの発生する領域が狭い範囲に限定されるため、大面
積にコーティングするのが難しく、また発生する熱プラ
ズマの温度分布が均一でないため、合成したダイヤモン
ドの膜厚や結晶性が不均質になり易いという問題があっ
た。
In the case of the above-mentioned method using thermal plasma, the concentration of active species in the thermal plasma is high, so that there is an advantage that the film formation rate is high, but the area where the thermal plasma is generated is large. Since it is limited to a narrow range, it is difficult to coat a large area, and the temperature distribution of the generated thermal plasma is not uniform, so that the film thickness and crystallinity of the synthesized diamond are likely to be inhomogeneous. .

【0005】上記の低温プラズマによる方法の場合
は、非平衡な低温プラズマを広範囲に広げることができ
るので、これを利用すれば、大面積でも均一なダイヤモ
ンド膜をコーティングすることが可能であるが、プラズ
マ中の活性種の濃度が最大で10%と低いため、ダイヤ
モンド合成に長時間を要するという問題があった。
In the case of the above-mentioned low temperature plasma method, the non-equilibrium low temperature plasma can be spread over a wide range. Therefore, if this is used, it is possible to coat a uniform diamond film even in a large area. Since the concentration of active species in plasma is as low as 10% at maximum, there is a problem that it takes a long time to synthesize diamond.

【0006】上記の熱分解による方法の場合は、フィ
ラメントを複数用いることにより、基板の全面上にダイ
ヤモンドをコーティングすることができ、また他の,
の方法に比べて装置が簡便であるという利点を有する
が、上記の方法の場合と同様、気相での活性種濃度が
低いため、成膜速度が遅いという問題があった。
In the case of the above pyrolysis method, it is possible to coat the entire surface of the substrate with diamond by using a plurality of filaments.
Although it has an advantage that the apparatus is simpler than the method described above, there is a problem that the film formation rate is slow because the active species concentration in the gas phase is low as in the case of the above method.

【0007】この本発明は以上の様な問題を解消するた
めになされたもので、広範囲に均一な結晶を持つダイヤ
モンドを速い速度で合成することのできる方法を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method capable of synthesizing diamond having a uniform crystal in a wide range at a high speed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明によるダイヤモン
ドあるいはダイヤモンド状炭素の製造方法は、CVD法
によって基板上にダイヤモンドを合成する際、反応ガス
にハロゲン化水素を含ませて行うものである。上記基板
近傍の雰囲気ガスにおける上記ハロゲン化水素と炭素含
有分子との比率は下記式(1)を満足するのが望まし
い。 0.001≦n・y/x≦0.1 …(1) x:ハロゲン化水素の濃度 y:炭素含有分子の濃度 n:炭素含有分子の1分子中に含まれる炭素原子数
The method for producing diamond or diamond-like carbon according to the present invention is carried out by including hydrogen halide in the reaction gas when synthesizing diamond on the substrate by the CVD method. It is desirable that the ratio of the hydrogen halide to the carbon-containing molecule in the atmosphere gas near the substrate satisfies the following formula (1). 0.001 ≦ n · y / x ≦ 0.1 (1) x: concentration of hydrogen halide y: concentration of carbon-containing molecule n: number of carbon atoms contained in one molecule of carbon-containing molecule

【0009】[0009]

【作用】炭素源供給のための上記炭素含有分子としてメ
タンを用い、上記ハロゲン化水素として塩化水素を用い
た場合を例にとって、以下本発明を説明する。CVD法
による基板上へのダイヤモンドの合成過程においては、
まず気相でメタンからメチルラジカル(CH3・)が生
じ、この生成したメチルラジカルが拡散により基板まで
到達して基板上に発生しているダイヤモンドの核と反応
し、炭素原子間でSP3 単結合を形成してダイヤモンド
が成長していく。
The present invention will be described below with reference to the case where methane is used as the carbon-containing molecule for supplying the carbon source and hydrogen chloride is used as the hydrogen halide. In the process of synthesizing diamond on the substrate by the CVD method,
First, methyl radicals (CH 3 ·) are generated from methane in the vapor phase, and the generated methyl radicals reach the substrate by diffusion and react with the diamond nuclei generated on the substrate, so that SP 3 single atoms are generated between carbon atoms. Diamonds grow by forming bonds.

【0010】このダイヤモンド合成の成膜速度は、メタ
ンが活性種であるメチルラジカル(CH3・)にどれだけ
変換されるかに大きく依存している。即ち、変換される
メチルラジカルの濃度が高いと成膜速度が速くなり、逆
に低いと遅くなる。
The film formation rate of this diamond synthesis largely depends on how much methane is converted into methyl radicals (CH 3. ) That are active species. That is, when the concentration of converted methyl radicals is high, the film formation speed is high, and conversely, when the concentration is low, the film formation speed is low.

【0011】ところでメタンガスと水素ガスを原料ガス
(反応ガス)として用いた場合、メタンのメチルラジカ
ルへの変換は、熱振動によるメタン分子中の炭素原子と
水素原子間の結合の開裂によってのみ起こる。下記にそ
の反応式(2)を示す。 CH3 −H → CH3・+H・ …(2)
When methane gas and hydrogen gas are used as source gas (reaction gas), conversion of methane to methyl radical occurs only by cleavage of bond between carbon atom and hydrogen atom in methane molecule due to thermal vibration. The reaction formula (2) is shown below. CH 3 -H → CH 3 + H ... (2)

【0012】一方、原料ガスとしてメタンガスと塩化水
素ガスを用いた場合、上記反応式(2)に示す反応の
他、塩化水素の分解反応で生じた塩素ラジカル(Cl・
)がメタン分子から水素原子を引き抜き、この反応に
よってもメタンからメチルラジカルが発生する。この反
応式(3)を下記に示す。 CH3 −H+Cl・ → CH3・+H−Cl …(3)
On the other hand, when methane gas and hydrogen chloride gas are used as the source gas, in addition to the reaction shown in the above reaction formula (2), chlorine radicals (Cl.
) Abstracts a hydrogen atom from the methane molecule, and this reaction also produces a methyl radical from methane. The reaction formula (3) is shown below. CH 3 -H + Cl · → CH 3 · + H-Cl (3)

【0013】反応式(2)に示す熱振動による結合の開
裂反応と、反応式(3)に示す塩素ラジカルによる水素
の引き抜き反応とを比較すると、後者の引き抜き反応の
方が反応速度が速い。従って、原料ガス(反応ガス)と
して水素ガスを用いる場合に比べ、塩化水素ガスを用い
る場合の方が、多量にメチルラジカルが生成されること
となり、結果としてダイヤモンドの合成速度が速くな
る。
Comparing the bond cleavage reaction by the thermal vibration shown in the reaction formula (2) with the hydrogen abstraction reaction by the chlorine radical shown in the reaction formula (3), the latter abstraction reaction has a higher reaction rate. Therefore, compared with the case where hydrogen gas is used as the source gas (reaction gas), a large amount of methyl radicals are generated when hydrogen chloride gas is used, and as a result, the diamond synthesis rate becomes faster.

【0014】この塩化水素ガスの量としては、従来用い
ていた水素ガスの全てを該塩化水素ガスに置き換える必
要はない。即ち、HClの分解により生成した塩素ラジ
カル(Cl・)はメタンより水素を引き抜き再びHCl
となり、この様な反応が連鎖反応として起こる。従って
最初に微量のHCl分子が存在するだけでも大きな効果
が期待され、H2 に対するHClの濃度が1%以上であ
れば本発明の目的が達成される。
Regarding the amount of this hydrogen chloride gas, it is not necessary to replace all of the hydrogen gas used conventionally with this hydrogen chloride gas. That is, the chlorine radicals (Cl.) Generated by the decomposition of HCl draw hydrogen from methane and
And such a reaction occurs as a chain reaction. Therefore, a great effect is expected even if a small amount of HCl molecules are present at the beginning, and the object of the present invention is achieved if the concentration of HCl with respect to H 2 is 1% or more.

【0015】なお上記はメタンと塩化水素の組合せを代
表例として述べたものであり、他の炭素含有分子、例え
ばエタン、エチレン、プロパン、アセチレン、ベンゼン
等と、他のハロゲン化水素、例えば弗化水素、ヨウ化水
素、臭化水素等との組合せにおいても同様の効果が得ら
れる。
The above is a representative example of a combination of methane and hydrogen chloride. Other carbon-containing molecules such as ethane, ethylene, propane, acetylene, benzene and the like, and other hydrogen halides such as fluorinated. Similar effects can be obtained even in combination with hydrogen, hydrogen iodide, hydrogen bromide and the like.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

<実施例1>図1は本発明で用いた熱フィラメントCV
D装置を示す模式図である。図において、5はCVD反
応炉、1はダイヤモンドを合成するシリコン基板、2は
該基板1を保持する基板ホルダ、3は基板1上部10mm
の位置に配置されたタングステンフィラメントで、基板
1近傍の反応ガスを加熱する。6は反応炉5上部に設け
られたガス導入管、7は反応炉5下部に設けられた排気
管であり、4は反応炉5の外部に設けられたヒータであ
る。次に本発明の方法によりダイヤモンド合成を行なっ
た一実施例について説明する。
Example 1 FIG. 1 shows the hot filament CV used in the present invention.
It is a schematic diagram which shows D device. In the figure, 5 is a CVD reactor, 1 is a silicon substrate for synthesizing diamond, 2 is a substrate holder for holding the substrate 1, and 3 is an upper portion of the substrate 1 10 mm.
The reaction gas in the vicinity of the substrate 1 is heated by the tungsten filament arranged at the position. Reference numeral 6 is a gas introduction pipe provided above the reaction furnace 5, 7 is an exhaust pipe provided below the reaction furnace 5, and 4 is a heater provided outside the reaction furnace 5. Next, an example in which diamond synthesis is performed by the method of the present invention will be described.

【0017】まず真空ポンプを作動させて反応炉5内を
真空とした。そしてタングステンフィラメント3に通電
し、2100℃に加熱すると同時に、ヒータ4の加熱に
より基板1の温度を800℃に設定した。
First, the inside of the reaction furnace 5 was evacuated by operating the vacuum pump. Then, the tungsten filament 3 was energized and heated to 2100 ° C., and at the same time, the temperature of the substrate 1 was set to 800 ° C. by heating the heater 4.

【0018】次に反応ガスとしてメタンガスと塩化水素
ガスを用い、メタンガスを流量5cc/min、塩化水素ガス
を流量500cc/minで、ガス導入管6から反応炉5内に
導入しつつ、反応炉5内部のガス圧を10Torrに設定し
た。そして基板1の温度、反応炉5内ガス圧力、ガス流
量を上記値に一定に保ち、10時間CVD処理を行っ
た。
Next, using methane gas and hydrogen chloride gas as reaction gases, while introducing methane gas at a flow rate of 5 cc / min and hydrogen chloride gas at a flow rate of 500 cc / min into the reaction furnace 5 through the gas introduction pipe 6, the reaction furnace 5 The internal gas pressure was set to 10 Torr. Then, the temperature of the substrate 1, the gas pressure in the reaction furnace 5, and the gas flow rate were kept constant at the above values, and a CVD process was performed for 10 hours.

【0019】その後反応ガスの供給を止め、またフィラ
メント3とヒータ4への通電を止めて基板1の温度を下
げ、反応炉5を開けて基板1を取り出した。基板1上に
生成した膜について、走査型電子顕微鏡(以下、SEM
と称す)により観察し、又ラマン分光分析により分析を
行った。その結果、基板1上の生成物はダイヤモンドを
主成分とする膜状物質であり、膜厚は15μmであっ
た。
After that, the supply of the reaction gas was stopped, the energization of the filament 3 and the heater 4 was stopped to lower the temperature of the substrate 1, the reaction furnace 5 was opened, and the substrate 1 was taken out. For the film formed on the substrate 1, a scanning electron microscope (hereinafter referred to as SEM
(Hereinafter referred to as)) and analyzed by Raman spectroscopic analysis. As a result, the product on the substrate 1 was a film-like substance containing diamond as a main component, and the film thickness was 15 μm.

【0020】<比較例1>反応ガスとしてメタンガス及
び水素ガスを用い、それぞれ流量5cc/min、250cc/min
として反応炉5内に導入する以外は上記実施例1と同様
にダイヤモンド合成を行った。そして基板1上に生成し
た膜について、上記実施例1と同様、SEMによる観
察、及びラマン分光分析による分析を行った。
<Comparative Example 1> Methane gas and hydrogen gas were used as reaction gases, and the flow rates were 5 cc / min and 250 cc / min, respectively.
Diamond synthesis was carried out in the same manner as in Example 1 except that the above was introduced into the reaction furnace 5. Then, the film formed on the substrate 1 was observed by SEM and analyzed by Raman spectroscopic analysis as in Example 1 above.

【0021】その結果、基板1上の生成物はダイヤモン
ドを主成分とする膜状物資であり、その結晶性について
は上記実施例1の場合と差がなかった。膜厚は9μmで
あった。上記実施例1及び比較例1の結果より、反応ガ
スとして、比較例1に示す水素ガスに替えて、実施例1
に示す様に塩化水素ガスを用いることにより、ダイヤモ
ンドの成膜速度が大幅に上がるということが分かる。
As a result, the product on the substrate 1 was a film-like material containing diamond as a main component, and its crystallinity was not different from that in Example 1 above. The film thickness was 9 μm. From the results of Example 1 and Comparative Example 1 described above, the hydrogen gas shown in Comparative Example 1 was used as the reaction gas, and
It can be seen that the use of hydrogen chloride gas significantly increases the diamond film formation rate, as shown in FIG.

【0022】また上述の様にこれらの実験では水素ガス
流量250cc/min、塩化水素ガス流量500cc/minとし
たが、この様に水素ガスに対して2倍の塩化水素ガスを
用いることで、ほぼ同等の結晶性を持つダイヤモンドが
合成できるということが分かる。
As described above, in these experiments, the hydrogen gas flow rate was 250 cc / min and the hydrogen chloride gas flow rate was 500 cc / min. However, by using twice as much hydrogen chloride gas as hydrogen gas, It can be seen that diamond having the same crystallinity can be synthesized.

【0023】次に2倍量の塩化水素ガスを用いる理由に
ついて説明する。CVD法によるダイヤモンドの合成の
際には、ダイヤモンド成分とグラファイト成分が同時に
成長するが、基板近傍の雰囲気ガスの原子状水素が上記
グラファイト成分をエッチングするので、ダイヤモンド
構造のみが残って、ダイヤモンドの膜が得られる。この
様に原子状水素は結晶性を向上させるうえで必要な元素
であるが、このときの上記原子状水素は、前記水素ガス
(H2 )に比べて前記塩化水素ガス(HCl)の方の生
成量が1/2となる。従って、同等の結晶性を持つダイ
ヤモンドを得ようとする場合、水素ガスを用いる場合に
比べ、塩化水素ガスはその2倍量を反応ガスとして供給
する必要がある。尚工業的実施に際しては1〜3倍の範
囲内に調整することが望まれる。
Next, the reason for using twice the amount of hydrogen chloride gas will be explained. During the synthesis of diamond by the CVD method, the diamond component and the graphite component grow at the same time, but atomic hydrogen in the atmospheric gas near the substrate etches the graphite component, leaving only the diamond structure and leaving the diamond film. Is obtained. As described above, atomic hydrogen is an element necessary for improving the crystallinity, but the atomic hydrogen at this time is higher in the hydrogen chloride gas (HCl) than in the hydrogen gas (H 2 ). The amount produced is halved. Therefore, in order to obtain diamond having the same crystallinity, it is necessary to supply twice as much hydrogen chloride gas as the reaction gas as compared with the case where hydrogen gas is used. It should be noted that in industrial practice, it is desired to adjust within the range of 1 to 3 times.

【0024】<実施例2>次に塩化水素とメタンの濃度
比を種々変えて、他は実施例1と同様にしてダイヤモン
ド合成を行った場合について説明する。図2は塩化水素
濃度を一定とし、メタンガスを種々の濃度としてダイヤ
モンド合成をさせたときの、塩化水素濃度に対するメタ
ンガス濃度比(y/x)と成膜速度との関係を示すグラ
フである。図3はラマン効果を利用した分析により得ら
れた、濃度比y/xをパラメーターとしたときのラマン
シフトとラマン強度の関係を示すグラフである。
<Embodiment 2> Next, a case will be described in which diamond synthesis is performed in the same manner as in Embodiment 1 except that the concentration ratios of hydrogen chloride and methane are variously changed. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the ratio of methane gas concentration to hydrogen chloride concentration (y / x) and the film formation rate, when the diamond synthesis is performed with various concentrations of methane gas while keeping the hydrogen chloride concentration constant. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the Raman shift and the Raman intensity when the concentration ratio y / x is used as a parameter, which is obtained by the analysis using the Raman effect.

【0025】基板1上の生成物は、塩化水素濃度に対す
るメタン濃度比(y/x)が0.001以上のときは認めら
れたが、0.001 未満では認められなかった。また図2か
ら分かる様に、ダイヤモンドの成膜速度はメタン濃度が
高くなるに従って速くなる。一方、生成物の結晶性をラ
マン分光分析により評価したところ(図3参照)、y/
xが0.001 ではグラファイト成分を含まない結晶性のダ
イヤモンドが生成しているが、メタンの濃度比を上げて
いくとグラファイト成分を含む様になり、y/xが0.1
のときはまだわずかにダイヤモンド成分を含んでいる
が、y/xが0.11においてはグラファイト成分のみとな
ってダイヤモンド成分が認められなかった。
The product on the substrate 1 was observed when the methane concentration ratio (y / x) to the hydrogen chloride concentration was 0.001 or more, but was not observed when it was less than 0.001. Further, as can be seen from FIG. 2, the film formation rate of diamond increases as the methane concentration increases. On the other hand, when the crystallinity of the product was evaluated by Raman spectroscopy (see FIG. 3), y /
When x is 0.001, crystalline diamond containing no graphite component is generated, but when the concentration ratio of methane is increased, the graphite component is included, and y / x is 0.1.
In this case, the diamond component was still slightly contained, but when y / x was 0.11, only the graphite component was present and no diamond component was recognized.

【0026】以上の結果より、反応ガスとしてメタンガ
スと塩化水素ガスを用い、ダイヤモンドを合成する場
合、塩化水素ガス濃度に対しメタンガスの濃度を0.001
〜0.1の割合にする必要があるということが分かる。
From the above results, when synthesizing diamond by using methane gas and hydrogen chloride gas as reaction gases, the concentration of methane gas is 0.001 relative to the concentration of hydrogen chloride gas.
It turns out that the ratio should be ~ 0.1.

【0027】実施例2においては、炭素含有分子として
炭素数1のメタンを用いたため、上記濃度範囲で良好な
ダイヤモンドが合成されたわけであるが、炭素含有分子
の1分子中の炭素原子数によってその濃度範囲は異なっ
てくる。つまり、1分子中に炭素原子をn個含む炭素含
有分子を原料として用いた場合は、炭素原子を1個含む
メタンを用いる場合と比べると、n倍の濃度のメタンガ
スを用いたのと同等の効果を示すこととなる。従って、
塩化水素ガス濃度に対するメタンガス濃度の範囲を、よ
り一般的にハロゲン化水素濃度(x)に対する炭素含有
分子の濃度(y)の範囲として表わすと、下記式(1)
となる。 0.001≦n・y/x≦0.1 …(1) n:炭素含有分子の1分子中に含まれる炭素原子数
In Example 2, since methane having 1 carbon atom was used as the carbon-containing molecule, good diamond was synthesized within the above concentration range. However, depending on the number of carbon atoms in one molecule of the carbon-containing molecule, The concentration range will be different. In other words, when a carbon-containing molecule containing n carbon atoms in one molecule is used as a raw material, it is equivalent to using methane gas with n times the concentration as compared with the case of using methane containing one carbon atom. It will show the effect. Therefore,
When the range of the methane gas concentration with respect to the hydrogen chloride gas concentration is more generally expressed as the range of the concentration (y) of the carbon-containing molecule with respect to the hydrogen halide concentration (x), the following formula (1) is obtained.
Becomes 0.001 ≦ n · y / x ≦ 0.1 (1) n: number of carbon atoms contained in one molecule of carbon-containing molecule

【0028】また本発明において推奨される原料ガス
は、ハロゲン化水素の分圧が炉内圧力で1Torr以
上、炭素含有分子の分圧が炉内圧力で0.1Torr以
上である。これ以下の分圧であると、ダイヤモンドを合
成することは可能であっても成膜速度が非常に遅くなる
為、工業的規模での実施を考えると、これ以上の圧力で
あることが望ましい。
In the raw material gas recommended in the present invention, the partial pressure of hydrogen halide is 1 Torr or more at the furnace pressure, and the partial pressure of carbon-containing molecules is 0.1 Torr or more at the furnace pressure. If the partial pressure is less than this value, the film formation rate will be extremely slow even if diamond can be synthesized. Therefore, considering the industrial scale, it is preferable that the partial pressure is more than that.

【0029】なお、上記実施例1,2では、CVD法と
して熱フィラメントCVD法を採用したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、他の非平衡プラズマを用
いるCVD法、たとえばマイクロ波プラズマ法、高周波
プラズマ法、直流グロー放電プラズマ法等にも適用でき
る。
Although the hot filament CVD method is used as the CVD method in the first and second embodiments, the present invention is not limited to this, and other CVD methods using non-equilibrium plasma, such as microwaves, are used. It can also be applied to the plasma method, the high frequency plasma method, the direct current glow discharge plasma method, and the like.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明は以上述べた様に、CVD法の反
応系にハロゲン化水素を共存させる様にしたので、大面
積に対しても均質で良好な結晶性を持つダイヤモンドを
高速度に形成できる様になった。
As described above, according to the present invention, hydrogen halide is allowed to coexist in the reaction system of the CVD method, so that diamond having a uniform and good crystallinity even in a large area can be produced at a high speed. It can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】一般的な熱フィラメントCVD装置を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a general hot filament CVD apparatus.

【図2】塩化水素濃度に対するメタンガス濃度比と成膜
速度との関係のグラフを表わす図。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a methane gas concentration ratio with respect to hydrogen chloride concentration and a film formation rate.

【図3】濃度比y/xをパラメーターとしたときの、ラ
マン強度とラマンシフトの関係のグラフを表わす図。
FIG. 3 is a diagram showing a graph of the relationship between Raman intensity and Raman shift when the concentration ratio y / x is used as a parameter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 基板ホルダ 3 タングステンフィラメント 4 ヒータ 5 反応炉 6 ガス導入管 7 排気管 1 Silicon substrate 2 Substrate holder 3 Tungsten filament 4 Heater 5 Reactor 6 Gas introduction pipe 7 Exhaust pipe

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CVD法により基板上にダイヤモンドあ
るいはダイヤモンド状炭素を合成する方法において、 反応系にハロゲン化水素を共存させて行うことを特徴と
するダイヤモンドあるいはダイヤモンド状炭素の製造方
法。
1. A method for synthesizing diamond or diamond-like carbon on a substrate by a CVD method, which is carried out in the presence of hydrogen halide in a reaction system.
【請求項2】 上記基板近傍の雰囲気ガスに含まれる炭
素含有分子とハロゲン化水素の各濃度が、下記式(1)
を満足する様に供給される請求項1に記載のダイヤモン
ドあるいはダイヤモンド状炭素の製造方法。 0.001≦n・y/x≦0.1 …(1) x:ハロゲン化水素の濃度 y:炭素含有分子の濃度 n:炭素含有分子の1分子中に含まれる炭素原子数
2. The concentrations of carbon-containing molecules and hydrogen halide contained in the atmosphere gas near the substrate are expressed by the following formula (1).
The method for producing diamond or diamond-like carbon according to claim 1, wherein the diamond or diamond-like carbon is supplied so as to satisfy the above condition. 0.001 ≦ n · y / x ≦ 0.1 (1) x: concentration of hydrogen halide y: concentration of carbon-containing molecule n: number of carbon atoms contained in one molecule of carbon-containing molecule
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