JPH06299359A - 多結晶ダイヤモンド基板およびその製造方法 - Google Patents
多結晶ダイヤモンド基板およびその製造方法Info
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- JPH06299359A JPH06299359A JP1858094A JP1858094A JPH06299359A JP H06299359 A JPH06299359 A JP H06299359A JP 1858094 A JP1858094 A JP 1858094A JP 1858094 A JP1858094 A JP 1858094A JP H06299359 A JPH06299359 A JP H06299359A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 平滑な表面を有する多結晶ダイヤモンド基板
を提供する。 【構成】 基板上に形成された多結晶ダイヤモンド膜上
に、ダイヤモンド以外の物質からなる絶縁膜を形成した
後、前記ダイヤモンド膜の表面が露出するように前記絶
縁膜を研磨して平滑な表面を有する多結晶ダイヤモンド
基板を得る。
を提供する。 【構成】 基板上に形成された多結晶ダイヤモンド膜上
に、ダイヤモンド以外の物質からなる絶縁膜を形成した
後、前記ダイヤモンド膜の表面が露出するように前記絶
縁膜を研磨して平滑な表面を有する多結晶ダイヤモンド
基板を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、多結晶ダイヤモンド
基板に関し、特に、平滑な表面を有する多結晶ダイヤモ
ンド基板およびその製造方法に関する。
基板に関し、特に、平滑な表面を有する多結晶ダイヤモ
ンド基板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは、地球上に存在する固体
物質中で最高の硬度を有し、電気的には絶縁体であり、
３０〜６５０℃で熱伝導率が最も高く、また光学的には
（赤外領域の一部を除いて）広い範囲で光透過性に優れ
ている。このため、このように多くの優れた特性を有す
るダイヤモンドは、種々の分野での利用が期待されてい
る。
物質中で最高の硬度を有し、電気的には絶縁体であり、
３０〜６５０℃で熱伝導率が最も高く、また光学的には
（赤外領域の一部を除いて）広い範囲で光透過性に優れ
ている。このため、このように多くの優れた特性を有す
るダイヤモンドは、種々の分野での利用が期待されてい
る。
【０００３】また、ダイヤモンドは、物質中最高の音速
を有し、熱的、化学的にも安定している。このため、ダ
イヤモンドのこのような特性を利用して、例えば、表面
弾性波素子等のデバイスへの応用が検討されている。こ
のダイヤモンドを用いた表面弾性波素子は、例えば、ダ
イヤモンド膜を該素子の基板として用いることにより、
極高周波域での利用が可能となる（特開昭６４−６２９
１１号公報および特開平３−１９８４１２号公報）。
を有し、熱的、化学的にも安定している。このため、ダ
イヤモンドのこのような特性を利用して、例えば、表面
弾性波素子等のデバイスへの応用が検討されている。こ
のダイヤモンドを用いた表面弾性波素子は、例えば、ダ
イヤモンド膜を該素子の基板として用いることにより、
極高周波域での利用が可能となる（特開昭６４−６２９
１１号公報および特開平３−１９８４１２号公報）。
【０００４】このようなダイヤモンド膜を基板に用いた
表面弾性波素子は、通常、以下のように作製することが
できる。
表面弾性波素子は、通常、以下のように作製することが
できる。
【０００５】まず、Ｓｉ等からなる基板の上に、気相合
成によりダイヤモンド膜を形成し、次いで、この気相合
成されたダイヤモンド膜の表面を、研磨により平滑にす
る。更に、表面が平滑となったこの多結晶ダイヤモンド
膜を基板として、該基板の上に微細加工により電極を形
成する。
成によりダイヤモンド膜を形成し、次いで、この気相合
成されたダイヤモンド膜の表面を、研磨により平滑にす
る。更に、表面が平滑となったこの多結晶ダイヤモンド
膜を基板として、該基板の上に微細加工により電極を形
成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、ダイヤ
モンド膜を基板に用いた表面弾性波素子を作製する際に
は、気相合成により形成されたダイヤモンド膜に対して
は、上記電極の形成前に、該ダイヤモンド膜の表面に対
して研磨が施される。
モンド膜を基板に用いた表面弾性波素子を作製する際に
は、気相合成により形成されたダイヤモンド膜に対して
は、上記電極の形成前に、該ダイヤモンド膜の表面に対
して研磨が施される。
【０００７】しかしながら、ダイヤモンドは硬度が高い
ため、研磨が充分に行なえず、表面に研磨傷が残る場合
がある。また、気相合成されたダイヤモンド膜は多結晶
体であるため、研磨により粒子の抜け落ち等が発生した
り、ダイヤモンド膜中に内在している埋め残しが研磨に
より穴となって表面に現われることもある。そのため、
多結晶ダイヤモンド膜の表面には、研磨後も、数μｍ以
下程度の凹部が存在している。このような表面が充分に
平滑でない多結晶ダイヤモンド基板上に、サブμｍ〜数
μｍの微細な電極や配線を形成すると、断線が発生して
しまうという問題点があった。
ため、研磨が充分に行なえず、表面に研磨傷が残る場合
がある。また、気相合成されたダイヤモンド膜は多結晶
体であるため、研磨により粒子の抜け落ち等が発生した
り、ダイヤモンド膜中に内在している埋め残しが研磨に
より穴となって表面に現われることもある。そのため、
多結晶ダイヤモンド膜の表面には、研磨後も、数μｍ以
下程度の凹部が存在している。このような表面が充分に
平滑でない多結晶ダイヤモンド基板上に、サブμｍ〜数
μｍの微細な電極や配線を形成すると、断線が発生して
しまうという問題点があった。
【０００８】この発明の目的は、上述の問題点を解決す
るため、平滑な表面を有する多結晶ダイヤモンド基板を
提供することにある。
るため、平滑な表面を有する多結晶ダイヤモンド基板を
提供することにある。
【０００９】この発明の他の目的は、平滑な表面を有す
る多結晶ダイヤモンド基板を好適に製造可能な方法を提
供することにある。
る多結晶ダイヤモンド基板を好適に製造可能な方法を提
供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明による多結晶ダ
イヤモンド基板は、表面に凹部を有する多結晶ダイヤモ
ンド膜と、該凹部を埋めるダイヤモンド以外の絶縁物質
とからなり、且つ平滑な表面を有することを特徴とする
ものである。
イヤモンド基板は、表面に凹部を有する多結晶ダイヤモ
ンド膜と、該凹部を埋めるダイヤモンド以外の絶縁物質
とからなり、且つ平滑な表面を有することを特徴とする
ものである。
【００１１】この発明によれば、更に、基板上に形成さ
れた多結晶ダイヤモンド膜上に、ダイヤモンド以外の物
質からなる絶縁膜を形成するステップと、前記ダイヤモ
ンド膜の表面が露出するように前記絶縁膜を研磨し、平
滑な表面を得るステップとを含むことを特徴とする多結
晶ダイヤモンド基板の製造方法が提供される。
れた多結晶ダイヤモンド膜上に、ダイヤモンド以外の物
質からなる絶縁膜を形成するステップと、前記ダイヤモ
ンド膜の表面が露出するように前記絶縁膜を研磨し、平
滑な表面を得るステップとを含むことを特徴とする多結
晶ダイヤモンド基板の製造方法が提供される。
【００１２】
【作用】この発明による多結晶ダイヤモンド基板は、表
面の凹部がダイヤモンド以外の絶縁物質で埋められ、平
滑な表面を有している。そのため、このように表面が充
分に平滑となった多結晶ダイヤモンド基板の上に、微細
加工により電極および配線を形成しても、実質的に断線
が発生することがない。
面の凹部がダイヤモンド以外の絶縁物質で埋められ、平
滑な表面を有している。そのため、このように表面が充
分に平滑となった多結晶ダイヤモンド基板の上に、微細
加工により電極および配線を形成しても、実質的に断線
が発生することがない。
【００１３】また、この発明による多結晶ダイヤモンド
基板の製造方法によれば、表面に凹部を有するダイヤモ
ンド膜上にダイヤモンド以外の絶縁膜を形成し、この絶
縁膜を、ダイヤモンド膜の表面が露出するように研磨す
る。したがって、ダイヤモンド膜の表面は、凹部がダイ
ヤモンド以外の絶縁物質で埋められて平滑となる。
基板の製造方法によれば、表面に凹部を有するダイヤモ
ンド膜上にダイヤモンド以外の絶縁膜を形成し、この絶
縁膜を、ダイヤモンド膜の表面が露出するように研磨す
る。したがって、ダイヤモンド膜の表面は、凹部がダイ
ヤモンド以外の絶縁物質で埋められて平滑となる。
【００１４】以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発
明を詳細に説明する。
明を詳細に説明する。
【００１５】（多結晶ダイヤモンド基板）図１は、本発
明の多結晶ダイヤモンド基板の一実施例を示す模式側面
断面図である。
明の多結晶ダイヤモンド基板の一実施例を示す模式側面
断面図である。
【００１６】図１を参照して、この多結晶ダイヤモンド
基板は、多結晶ダイヤモンド膜１と、該ダイヤモンド基
板１の表面凹部に配置された絶縁物質２とからなる。ダ
イヤモンド基板１の表面凹部に絶縁物質２が配置されて
いることは、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の２
次電子反射像でダイヤモンド１と絶縁物質２とを識別す
ることにより、あるいは、マイクロオージェ分光法によ
る表面分析により確認することができる。
基板は、多結晶ダイヤモンド膜１と、該ダイヤモンド基
板１の表面凹部に配置された絶縁物質２とからなる。ダ
イヤモンド基板１の表面凹部に絶縁物質２が配置されて
いることは、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の２
次電子反射像でダイヤモンド１と絶縁物質２とを識別す
ることにより、あるいは、マイクロオージェ分光法によ
る表面分析により確認することができる。
【００１７】本発明の多結晶ダイヤモンド基板は平滑な
表面を有するが、その平滑度（ないし表面粗さ）は、触
針法（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９７０；谷口修「機械
計測」７７〜８０頁、養賢堂、１９７４年）に基づくＲ
max で５００（オングストローム）以下であることが好
ましく、更には１００以下であることが好ましい。
表面を有するが、その平滑度（ないし表面粗さ）は、触
針法（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９７０；谷口修「機械
計測」７７〜８０頁、養賢堂、１９７４年）に基づくＲ
max で５００（オングストローム）以下であることが好
ましく、更には１００以下であることが好ましい。
【００１８】本発明のダイヤモンド基板の平滑性は、以
下のようにして評価することも可能である。
下のようにして評価することも可能である。
【００１９】すなわち、上記ダイヤモンド基板上に、膜
厚０．１μｍのＡｌ膜をスパッタリング法により形成
し、更に、このＡｌ膜をフォトリソグラフィと反応性イ
オンエッチング（ＲＩＥ）によりパターニングして、幅
１μｍ、長さ５００μｍのＡｌ配線を１００本形成す
る。このようにして形成した１００本のＡｌ配線の導通
をプローバ（prober）を用いて検査した場合、本発明の
ダイヤモンド基板においては、断線したＡｌ配線の本数
が１００本中、１０本以下であることが好ましく、更に
は５本以下（特に２本以下）であることが好ましい。
厚０．１μｍのＡｌ膜をスパッタリング法により形成
し、更に、このＡｌ膜をフォトリソグラフィと反応性イ
オンエッチング（ＲＩＥ）によりパターニングして、幅
１μｍ、長さ５００μｍのＡｌ配線を１００本形成す
る。このようにして形成した１００本のＡｌ配線の導通
をプローバ（prober）を用いて検査した場合、本発明の
ダイヤモンド基板においては、断線したＡｌ配線の本数
が１００本中、１０本以下であることが好ましく、更に
は５本以下（特に２本以下）であることが好ましい。
【００２０】（多結晶ダイヤモンド）本発明において、
多結晶ダイヤモンド膜１を得る方法は特に制限されない
が、所望の厚さを有する膜の形成が容易な点からは、多
結晶法によることが好ましい。所望の特性を有する膜の
形成が容易な点からは、ＣＶＤ（化学的気相成長法）に
よることが特に好ましい。
多結晶ダイヤモンド膜１を得る方法は特に制限されない
が、所望の厚さを有する膜の形成が容易な点からは、多
結晶法によることが好ましい。所望の特性を有する膜の
形成が容易な点からは、ＣＶＤ（化学的気相成長法）に
よることが特に好ましい。
【００２１】（絶縁物質）上記した多結晶ダイヤモンド
膜１の表面凹部を埋めるべき絶縁物質２としては、ダイ
ヤモンド以外の絶縁物質が用いられる。この絶縁物質２
の抵抗率（４端子法で測定）は、１０6 Ω・ｃｍ以上で
あることが好ましく、１０8 Ω・ｃｍ以上であることが
更に好ましい。
膜１の表面凹部を埋めるべき絶縁物質２としては、ダイ
ヤモンド以外の絶縁物質が用いられる。この絶縁物質２
の抵抗率（４端子法で測定）は、１０6 Ω・ｃｍ以上で
あることが好ましく、１０8 Ω・ｃｍ以上であることが
更に好ましい。
【００２２】耐熱性の点からは、絶縁物質２は無機物質
であることが好ましく、また、その軟化点は３００℃以
上（更には５００℃以上）であることが好ましい。絶縁
物質２を多結晶ダイヤモンド膜１の表面凹部に堆積させ
ることが容易な点からは、該絶縁物質は、気相堆積法
（vapor deposition）で堆積させることが可能な物質で
あることが好ましい。より具体的には例えば、絶縁物質
２としては、ＳｉＯ2 、ＹＳＺ（Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ
2 ）、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ等の酸化物；ＳｉＣ、ＴｉＣ
等の炭化物；Ｓｉ3 Ｎ4 、ＡｌＮ等の窒化物；又はＤＬ
Ｃ（diamond-likecarbon ）が好ましく用いられる。
であることが好ましく、また、その軟化点は３００℃以
上（更には５００℃以上）であることが好ましい。絶縁
物質２を多結晶ダイヤモンド膜１の表面凹部に堆積させ
ることが容易な点からは、該絶縁物質は、気相堆積法
（vapor deposition）で堆積させることが可能な物質で
あることが好ましい。より具体的には例えば、絶縁物質
２としては、ＳｉＯ2 、ＹＳＺ（Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ
2 ）、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ等の酸化物；ＳｉＣ、ＴｉＣ
等の炭化物；Ｓｉ3 Ｎ4 、ＡｌＮ等の窒化物；又はＤＬ
Ｃ（diamond-likecarbon ）が好ましく用いられる。
【００２３】（Diamond-like carbon ）上記した絶縁物
質の中でも、ＤＬＣは硬度の高いアモルファス物質であ
り、安定性に優れ、しかもダイヤモンドと同様の炭素原
子からなるため、ダイヤモンドへの元素的拡散や反応に
ついて実質的に考慮する必要がない等の特徴を有してい
る。このため、ＤＬＣはダイヤモンド基板１の凹部を埋
めるべき絶縁物質として特に好ましく用いられる。
質の中でも、ＤＬＣは硬度の高いアモルファス物質であ
り、安定性に優れ、しかもダイヤモンドと同様の炭素原
子からなるため、ダイヤモンドへの元素的拡散や反応に
ついて実質的に考慮する必要がない等の特徴を有してい
る。このため、ＤＬＣはダイヤモンド基板１の凹部を埋
めるべき絶縁物質として特に好ましく用いられる。
【００２４】上記ＤＬＣ（ｉ−カーボンないしアモルフ
ァスカーボンとも称される）は、以下のような性質を有
する物質である。
ァスカーボンとも称される）は、以下のような性質を有
する物質である。
【００２５】（１）通常、炭素の他に水素を含む。この
場合、水素のモル数は、炭素のモル数より小さいことが
好ましい。
場合、水素のモル数は、炭素のモル数より小さいことが
好ましい。
【００２６】（２）結晶状態はアモルファスである。Ｄ
ＬＣと、ダイヤモンドないしグラファイトとは、例え
ば、ラマン分光法によって識別可能である。図２にＤＬ
Ｃ（アモルファスカーボン）（ａ）と、グラファイト
（ｂ）と、ダイヤモンド（ｃ）との典型的なスペクトル
を示す。図２に示したように、ダイヤモンド（ｃ）は１
３３２ｃｍ-1（ｓｐ3 Ｃ−Ｃ由来）、グラファイト
（ｂ）は１５８０ｃｍ-1（ｓｐ2Ｃ−Ｃ由来）にそれぞ
れ鋭いピークを示すのに対して、ＤＬＣ（ｃ）は１３６
０ｃｍ-1と１６００ｃｍ-1とにブロードなピークを示
す。
ＬＣと、ダイヤモンドないしグラファイトとは、例え
ば、ラマン分光法によって識別可能である。図２にＤＬ
Ｃ（アモルファスカーボン）（ａ）と、グラファイト
（ｂ）と、ダイヤモンド（ｃ）との典型的なスペクトル
を示す。図２に示したように、ダイヤモンド（ｃ）は１
３３２ｃｍ-1（ｓｐ3 Ｃ−Ｃ由来）、グラファイト
（ｂ）は１５８０ｃｍ-1（ｓｐ2Ｃ−Ｃ由来）にそれぞ
れ鋭いピークを示すのに対して、ＤＬＣ（ｃ）は１３６
０ｃｍ-1と１６００ｃｍ-1とにブロードなピークを示
す。
【００２７】（３）一般の金属に比べて、高い硬度を有
する。本発明で用いるＤＬＣは、ビッカース硬さＨｖ
（Vickers hardness）が１, ０００〜５, ０００程度で
あることが好ましい（ダイヤモンドは、通常１０, ００
０程度のビッカース硬さＨｖを有する）。
する。本発明で用いるＤＬＣは、ビッカース硬さＨｖ
（Vickers hardness）が１, ０００〜５, ０００程度で
あることが好ましい（ダイヤモンドは、通常１０, ００
０程度のビッカース硬さＨｖを有する）。
【００２８】上記したような性質を有するＤＬＣは、例
えば、後述するようなダイヤモンド形成と同様のＣＶＤ
条件で、基板温度を下げる（例えば、基板温度１００℃
程度）ことにより得ることができる（ＤＬＣの詳細につ
いては、例えば、平木昭夫・川原田洋、炭素、１９８７
（No. １２８）、４１頁、The Carbon Society of Japa
n 発行を参照することができる）。
えば、後述するようなダイヤモンド形成と同様のＣＶＤ
条件で、基板温度を下げる（例えば、基板温度１００℃
程度）ことにより得ることができる（ＤＬＣの詳細につ
いては、例えば、平木昭夫・川原田洋、炭素、１９８７
（No. １２８）、４１頁、The Carbon Society of Japa
n 発行を参照することができる）。
【００２９】（ダイヤモンド基板の製造方法）図３〜図
５は、本発明によるダイヤモンド基板製造方法の一実施
態様を示す模式側面断面図である。
５は、本発明によるダイヤモンド基板製造方法の一実施
態様を示す模式側面断面図である。
【００３０】図３を参照して、まず、所定の基板（Ｓｉ
基板等）３上に、多結晶等により多結晶ダイヤモンド膜
１を形成する。このダイヤモンド膜１の厚さは、１０μ
ｍ以上（更には２５μｍ以上）であることが好ましい。
基板等）３上に、多結晶等により多結晶ダイヤモンド膜
１を形成する。このダイヤモンド膜１の厚さは、１０μ
ｍ以上（更には２５μｍ以上）であることが好ましい。
【００３１】次に、必要に応じて、上記ダイヤモンド膜
１をダイヤモンド砥粒等を用いて研磨する。この研磨後
のダイヤモンド膜１の厚さは、５μｍ以上（更には２０
μｍ以上）であることが好ましい。研磨前のダイヤモン
ド膜１の厚さをｔ1 、研磨後のダイヤモンド膜１の厚さ
をｔ2 とすると、（ｔ1 −ｔ2 ）の値は、通常、２μｍ
以上（更には５μｍ以上）であることが好ましい。
１をダイヤモンド砥粒等を用いて研磨する。この研磨後
のダイヤモンド膜１の厚さは、５μｍ以上（更には２０
μｍ以上）であることが好ましい。研磨前のダイヤモン
ド膜１の厚さをｔ1 、研磨後のダイヤモンド膜１の厚さ
をｔ2 とすると、（ｔ1 −ｔ2 ）の値は、通常、２μｍ
以上（更には５μｍ以上）であることが好ましい。
【００３２】前述したように、このようにして研磨され
た後も、ダイヤモンド膜１は、通常、その表面に凹部４
を有している。
た後も、ダイヤモンド膜１は、通常、その表面に凹部４
を有している。
【００３３】図４を参照して、次いで、上記ダイヤモン
ド膜１上にダイヤモンド以外の絶縁物質からなる絶縁膜
１２を気相合成法等により形成する。このように形成さ
れる絶縁膜１２の厚さは、０．１〜１００μｍ程度（更
には１〜１０μｍ程度）であることが好ましい。
ド膜１上にダイヤモンド以外の絶縁物質からなる絶縁膜
１２を気相合成法等により形成する。このように形成さ
れる絶縁膜１２の厚さは、０．１〜１００μｍ程度（更
には１〜１０μｍ程度）であることが好ましい。
【００３４】図５を参照して、更に、上記絶縁膜１２を
研磨して、前記ダイヤモンド膜１の表面を露出させる。
通常、この研磨は、種々の砥粒を用いて行うことができ
る。この砥粒としては、絶縁膜１２と同等以上の硬度を
有し、且つ、ダイヤモンドより低い硬度を有する物質
（すなわち、ダイヤモンド以外の物質）からなる砥粒を
特に制限なく使用することが可能である。より具体的に
は、例えば、ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 等からなる砥粒（例え
ば、従来のサンドペーパー）を用いることが可能であ
る。この研磨により、ダイヤモンド膜１の表面が露出し
たことは、例えば、光学顕微鏡または表面増感ラマン分
光法を用いて確認可能である。
研磨して、前記ダイヤモンド膜１の表面を露出させる。
通常、この研磨は、種々の砥粒を用いて行うことができ
る。この砥粒としては、絶縁膜１２と同等以上の硬度を
有し、且つ、ダイヤモンドより低い硬度を有する物質
（すなわち、ダイヤモンド以外の物質）からなる砥粒を
特に制限なく使用することが可能である。より具体的に
は、例えば、ＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 等からなる砥粒（例え
ば、従来のサンドペーパー）を用いることが可能であ
る。この研磨により、ダイヤモンド膜１の表面が露出し
たことは、例えば、光学顕微鏡または表面増感ラマン分
光法を用いて確認可能である。
【００３５】この研磨の際に、ダイヤモンド以外の物質
からなる砥粒を用いた場合、ダイヤモンド膜１自体は該
砥粒より硬度が高いため研磨されることはない。したが
って、ダイヤモンド膜１の表面の凹部４がダイヤモンド
以外の絶縁物質２で埋められて、平滑な表面を有するダ
イヤモンド基板（図３（ｃ））を得ることができる。
からなる砥粒を用いた場合、ダイヤモンド膜１自体は該
砥粒より硬度が高いため研磨されることはない。したが
って、ダイヤモンド膜１の表面の凹部４がダイヤモンド
以外の絶縁物質２で埋められて、平滑な表面を有するダ
イヤモンド基板（図３（ｃ））を得ることができる。
【００３６】以下、実施例により本発明を更に具体的に
説明する。
説明する。
【００３７】
【実施例】気相合成法を用い、以下のようにして表面が
平滑な多結晶ダイヤモンド基板を作製した。
平滑な多結晶ダイヤモンド基板を作製した。
【００３８】（１）図３を参照して、電解研磨で表面を
平滑にした厚さ１．０ｍｍのＳｉ基板３（１０ｍｍ角）
上を、プラズマＣＶＤ装置内に配置した。該ＣＶＤ装置
の反応室内を排気するとともに、該反応室内にＨ2 ：Ｃ
Ｈ4 ＝２００：１（体積比、以下、ガスの比率はすべて
体積比とする。）の混合ガスを導入した。反応室内の圧
力が約４０Ｔｏｒｒ、基板温度が８５０℃、マイクロ波
パワーが４００Ｗの条件でプラズマＣＶＤを行い、上記
Ｓｉ基板上に厚さ５０μｍの多結晶ダイヤモンド膜１を
形成した。
平滑にした厚さ１．０ｍｍのＳｉ基板３（１０ｍｍ角）
上を、プラズマＣＶＤ装置内に配置した。該ＣＶＤ装置
の反応室内を排気するとともに、該反応室内にＨ2 ：Ｃ
Ｈ4 ＝２００：１（体積比、以下、ガスの比率はすべて
体積比とする。）の混合ガスを導入した。反応室内の圧
力が約４０Ｔｏｒｒ、基板温度が８５０℃、マイクロ波
パワーが４００Ｗの条件でプラズマＣＶＤを行い、上記
Ｓｉ基板上に厚さ５０μｍの多結晶ダイヤモンド膜１を
形成した。
【００３９】（２）次いで、このダイヤモンド膜１に対
して電着ダイヤモンド砥石を用いた機械研磨を施し、ダ
イヤモンド膜厚が３０μｍになるまで研磨した。
して電着ダイヤモンド砥石を用いた機械研磨を施し、ダ
イヤモンド膜厚が３０μｍになるまで研磨した。
【００４０】（３）このようにして研磨されたダイヤモ
ンド膜１上に、下記表１に示す絶縁物質Ａの膜１２を、
表１に示す成膜方法Ｂにより、１０μｍの厚さに形成し
た（図４）。
ンド膜１上に、下記表１に示す絶縁物質Ａの膜１２を、
表１に示す成膜方法Ｂにより、１０μｍの厚さに形成し
た（図４）。
【００４１】
【表１】
【００４２】上記成膜方法Ｂにおいては、以下のような
条件を用いた。
条件を用いた。
【００４３】 ＜スパッタ＞（ＳｉＯ2 、ＺｎＯ、Ａｌ2 Ｏ3 とも） ＲＦ電力：２００Ｗ 基板温度：２００℃ スパッタガス：２０％Ｏ2 を含有するＡｒ ガス圧：１００ｍＴｏｒｒ ＜熱ＣＶＤ＞（ＳｉＣ） 基板温度：１０００℃ ガス：プロパン５０％＋シラン５０％ ガス圧：７６０Ｔｏｒｒ ＜ＭＯＣＶＤ＞（ＡｌＮ） 基板温度：９００℃ ガス：トリメチルアルミニウム６０％＋アンモニア４０
％ ガス圧：７６０Ｔｏｒｒ ＜プラズマＣＶＤ＞（ＤＬＣ） ＲＦ電力：２００Ｗ 基板温度：１００℃ ガス：メタン ガス圧：５ｍＴｏｒｒ （４）次に、この絶縁物質Ａからなる絶縁膜１２を、上
記表１に示す砥粒Ｃを用いて、ダイヤモンド膜１の表面
が露出するまで研磨した。ダイヤモンド膜１の表面が露
出したことは、光学顕微鏡により確認した。この場合、
ＳｉＣ砥粒としては、市販のサンドペーパーを用いた。
また、Ａｌ2 Ｏ3 砥粒としては、市販のＡｌ2 Ｏ3 微粉
末を用い、バフ研磨を行った。
％ ガス圧：７６０Ｔｏｒｒ ＜プラズマＣＶＤ＞（ＤＬＣ） ＲＦ電力：２００Ｗ 基板温度：１００℃ ガス：メタン ガス圧：５ｍＴｏｒｒ （４）次に、この絶縁物質Ａからなる絶縁膜１２を、上
記表１に示す砥粒Ｃを用いて、ダイヤモンド膜１の表面
が露出するまで研磨した。ダイヤモンド膜１の表面が露
出したことは、光学顕微鏡により確認した。この場合、
ＳｉＣ砥粒としては、市販のサンドペーパーを用いた。
また、Ａｌ2 Ｏ3 砥粒としては、市販のＡｌ2 Ｏ3 微粉
末を用い、バフ研磨を行った。
【００４４】上記研磨の際に、ダイヤモンド膜１自体は
砥粒Ｃより硬度が高いため研磨されることはなかった。
これにより、ダイヤモンド膜１の表面の凹部４がダイヤ
モンド以外の絶縁物質Ａで埋められ、且つ、平滑な表面
を有する６種類のダイヤモンド基板（実施例１〜６）が
得られた（図５）。
砥粒Ｃより硬度が高いため研磨されることはなかった。
これにより、ダイヤモンド膜１の表面の凹部４がダイヤ
モンド以外の絶縁物質Ａで埋められ、且つ、平滑な表面
を有する６種類のダイヤモンド基板（実施例１〜６）が
得られた（図５）。
【００４５】上記のようにして得た多結晶ダイヤモンド
基板上に、以下のようにしてＡｌ配線を形成した。
基板上に、以下のようにしてＡｌ配線を形成した。
【００４６】（５）まず、上記ダイヤモンド基板上に、
以下の条件下で、スパッタリング法により膜厚０．１μ
ｍのＡｌ膜を形成した。
以下の条件下で、スパッタリング法により膜厚０．１μ
ｍのＡｌ膜を形成した。
【００４７】ＤＣ電力：３ＫＷ 基板温度：室温 スパッタガス：Ａｒ ガス圧：８ｍＴｏｒｒ （６）次に、このＡｌ膜を、フォトリソグラフィと反応
性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりパターニングし
て、上記実施例１〜６のそれぞれに幅１μｍ、長さ５０
０μｍのＡｌ配線を１００本形成した。
性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりパターニングし
て、上記実施例１〜６のそれぞれに幅１μｍ、長さ５０
０μｍのＡｌ配線を１００本形成した。
【００４８】＜ＲＩＥ条件＞ ガス：ＣＣｌ4 （５０％）＋Ｃｌ2 （５０％） ガス圧：４０ｍＴｏｒｒ ＲＦ電力：２００Ｗ 基板温度：３０℃ （７）このようにして形成した１００本のＡｌ配線それ
ぞれの導通をプローバ（prober）によって検査し、Ａｌ
配線１００本中の断線した本数を求めた。結果を上記表
１に併せて示す。
ぞれの導通をプローバ（prober）によって検査し、Ａｌ
配線１００本中の断線した本数を求めた。結果を上記表
１に併せて示す。
【００４９】一方、上記した（３）および（４）の工程
を行わなかった以外は、上記実施例１〜６と同様にして
多結晶ダイヤモンド基板を作製し、該基板上に上記と同
様にＡｌ配線を形成してその断線数を求めた。結果を上
記表１に併せて示す。
を行わなかった以外は、上記実施例１〜６と同様にして
多結晶ダイヤモンド基板を作製し、該基板上に上記と同
様にＡｌ配線を形成してその断線数を求めた。結果を上
記表１に併せて示す。
【００５０】上記表１に示したように、本発明のダイヤ
モンド基板は高い表面平滑度を有するため、その上に微
細な配線や電極等を形成した場合にも該配線等の断線が
効果的に抑制される。
モンド基板は高い表面平滑度を有するため、その上に微
細な配線や電極等を形成した場合にも該配線等の断線が
効果的に抑制される。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、平滑な表面を有する多結晶ダイヤモンド基板を得る
ことができる。そのため、このような多結晶ダイヤモン
ド基板の上に、微細加工により電極および配線を形成し
ても、実質的に断線が発生することがない。
ば、平滑な表面を有する多結晶ダイヤモンド基板を得る
ことができる。そのため、このような多結晶ダイヤモン
ド基板の上に、微細加工により電極および配線を形成し
ても、実質的に断線が発生することがない。
【００５２】したがって、この発明による多結晶ダイヤ
モンド基板は、例えば、表面弾性波素子等のデバイスの
基板としての利用が効果的である。
モンド基板は、例えば、表面弾性波素子等のデバイスの
基板としての利用が効果的である。
【００５３】また、本発明の多結晶ダイヤモンド基板
は、例えば、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）等の半
導体素子実装用の基板としても好適に用いることが可能
である。更には、本発明の多結晶ダイヤモンド基板は、
例えば、ダイヤモンドを基板として用いる各種の半導体
素子（トランジスタ、ダイオード等）に利用することも
可能である。
は、例えば、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）等の半
導体素子実装用の基板としても好適に用いることが可能
である。更には、本発明の多結晶ダイヤモンド基板は、
例えば、ダイヤモンドを基板として用いる各種の半導体
素子（トランジスタ、ダイオード等）に利用することも
可能である。
【図１】本発明の多結晶ダイヤモンド基板の一例を示す
模式側面断面図である。
模式側面断面図である。
【図２】アモルファスカーボン（ａ）、グラファイト
（ｂ）およびダイヤモンド（ｃ）の典型的なラマンスペ
クトルを示す模式図である。
（ｂ）およびダイヤモンド（ｃ）の典型的なラマンスペ
クトルを示す模式図である。
【図３】本発明の多結晶ダイヤモンド基板の製造方法の
一例を説明するための模式側面断面図であり、所定の基
板上に多結晶ダイヤモンド膜が形成された状態を示す。
一例を説明するための模式側面断面図であり、所定の基
板上に多結晶ダイヤモンド膜が形成された状態を示す。
【図４】本発明の多結晶ダイヤモンド基板の製造方法の
一例を説明するための模式側面断面図であり、ダイヤモ
ンド以外の物質からなる絶縁膜が多結晶ダイヤモンド膜
上に形成された状態を示す。
一例を説明するための模式側面断面図であり、ダイヤモ
ンド以外の物質からなる絶縁膜が多結晶ダイヤモンド膜
上に形成された状態を示す。
【図５】本発明の多結晶ダイヤモンド基板の製造方法の
一例を説明するための模式側面断面図であり、ダイヤモ
ンド以外の物質からなる絶縁膜が研磨されて多結晶ダイ
ヤモンド膜の表面が露出した後の状態を示す。
一例を説明するための模式側面断面図であり、ダイヤモ
ンド以外の物質からなる絶縁膜が研磨されて多結晶ダイ
ヤモンド膜の表面が露出した後の状態を示す。
【符号の説明】 １…多結晶ダイヤモンド膜、２…ダイヤモンド以外の絶
縁物質、３…基板、４…凹部、１２…絶縁膜。
縁物質、３…基板、４…凹部、１２…絶縁膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿田 真一 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (7)
- 【請求項１】 表面に凹部を有する多結晶ダイヤモンド
膜と、該凹部を埋めるダイヤモンド以外の絶縁物質とか
らなり、且つ平滑な表面を有することを特徴とする多結
晶ダイヤモンド基板。 - 【請求項２】 Ｒmax で５００オングストローム以下の
平滑度を有する請求項１記載の多結晶ダイヤモンド基
板。 - 【請求項３】 前記多結晶ダイヤモンド膜が、気相合成
により形成されたダイヤモンド膜である請求項１記載の
多結晶ダイヤモンド基板。 - 【請求項４】 前記絶縁物質が、１０6 Ω・ｃｍ以上の
抵抗率を有する物質である請求項１記載の多結晶ダイヤ
モンド基板。 - 【請求項５】 前記絶縁物質が無機物質である請求項１
記載の多結晶ダイヤモンド基板。 - 【請求項６】 前記絶縁物質が、気相堆積法により成膜
可能な物質である請求項１記載の多結晶ダイヤモンド基
板。 - 【請求項７】 基板上に形成された多結晶ダイヤモンド
膜上に、ダイヤモンド以外の物質からなる絶縁膜を形成
するステップと、 前記ダイヤモンド膜の表面が露出するように前記絶縁膜
を研磨し、平滑な表面を得るステップとを含むことを特
徴とする多結晶ダイヤモンド基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1858094A JPH06299359A (ja) | 1993-02-16 | 1994-02-15 | 多結晶ダイヤモンド基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2650693 | 1993-02-16 | ||
| JP5-26506 | 1993-02-16 | ||
| JP1858094A JPH06299359A (ja) | 1993-02-16 | 1994-02-15 | 多結晶ダイヤモンド基板およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06299359A true JPH06299359A (ja) | 1994-10-25 |
Family
ID=26355282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1858094A Pending JPH06299359A (ja) | 1993-02-16 | 1994-02-15 | 多結晶ダイヤモンド基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06299359A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007262560A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute | 低摩擦特性と耐剥離性を有する硬質膜の被覆方法及び低摩擦特性と耐剥離性を有する硬質膜の被覆部材 |
-
1994
- 1994-02-15 JP JP1858094A patent/JPH06299359A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007262560A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute | 低摩擦特性と耐剥離性を有する硬質膜の被覆方法及び低摩擦特性と耐剥離性を有する硬質膜の被覆部材 |
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