JPH0648716A - ダイヤモンドの欠陥除去方法 - Google Patents

ダイヤモンドの欠陥除去方法

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JPH0648716A
JPH0648716A JP4198591A JP19859192A JPH0648716A JP H0648716 A JPH0648716 A JP H0648716A JP 4198591 A JP4198591 A JP 4198591A JP 19859192 A JP19859192 A JP 19859192A JP H0648716 A JPH0648716 A JP H0648716A
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JP
Japan
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diamond
ultraviolet rays
irradiation
atmosphere
ultraviolet ray
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JP4198591A
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English (en)
Inventor
Masahiro Deguchi
正洋 出口
Makoto Kitahata
真 北畠
Takashi Hirao
孝 平尾
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ダイヤモンドに存在する格子欠陥やグラファイ
トなどの非ダイヤモンド成分を除去する方法の提供。 【構成】ダイヤモンドあるいは基板素材上のダイヤモン
ド薄膜101に、酸素又は水素雰囲気下でエキシマレー
ザ光の紫外線104を照射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子工業における半導
体や絶縁体およびコーティング膜などに用いられるダイ
ヤモンドの欠陥除去方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ダイヤモンドは炭素原子がダイヤモンド
構造に規則正しく配列した構造をとるが、何等かの原因
によってその原子配列が乱れたり、あるいは構造変化に
よってグラファイトや一般的に非晶質カーボンと呼ばれ
る成分が混入したりすることがある。特に、メタンや一
酸化炭素などの炭素源ガスと水素ガスなどを混合した原
料ガスをプラズマなどで分解するCVD法(化学気相成
長法)などによって合成される多結晶状のダイヤモンド
薄膜の場合、その結晶粒界部分などに前記の非ダイヤモ
ンド成分が混入することが多い。また、単結晶ダイヤモ
ンドにおいても、導電性を持たせる目的でボロンなどの
イオンを照射した場合、その注入領域ではイオン注入に
よる残留欠陥(格子欠陥)や非ダイヤモンド成分の生成
が観測されている。これらの格子欠陥や非ダイヤモンド
成分はダイヤモンドの持つ優れた諸特性例えば、絶縁性
やキャリア移動度などの電気的特性や熱伝導性、機械的
特性を著しく低下させるため、除去あるいは格子構造の
回復を行なう必要がある。
【0003】これまでこのような欠陥除去の方法として
は、熱アニールによる方法や硝酸と硫酸の混合液に浸す
ことによる化学的なエッチングが行なわれているのみで
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そもそもダイヤモンド
あるいはダイヤモンド薄膜が有する欠陥を除去するため
には、その欠陥部分をダイヤモンド構造に修復するか、
あるいは欠陥部分を除去しなければならない。そして、
上述の熱アニールによる方法は試料を加熱することによ
ってエネルギーを与え、結晶格子の修復を図るものであ
り、試料がシリコンなどではイオン注入による欠陥の除
去などの場合、良く行なわれている方法である。
【0005】しかしながら、ダイヤモンドの場合、ある
程度以上の温度例えば、真空中において1500℃以上で加
熱することによってグラファイトの生成が起こってしま
うという課題がある。従って、この加熱修復方法では充
分に格子欠陥除去を行なうことはできない。
【0006】また硝酸・硫酸混合液によるエッチング修
復方法は、表面に付着した非ダイヤモンド成分を除去で
きるが、結晶中の格子欠陥や多結晶ダイヤモンド薄膜の
結晶粒界に存在する非ダイヤモンド成分の除去は困難で
あるという課題があった。
【0007】以上のように、これまで行なわれてきたダ
イヤモンドの欠陥除去方法はそれぞれ不充分であった。
【0008】本発明は、このような従来のダイヤモンド
の欠陥除去方法の課題を考慮し、ダイヤモンドあるいは
ダイヤモンド薄膜に紫外線を照射することによって、ダ
イヤモンド中に存在する格子欠陥や非ダイヤモンド成分
の除去を行なう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】上記の目的を達成するた
めに、本発明のダイヤモンドの欠陥除去方法は、ダイヤ
モンドあるいは基板素材上のダイヤモンド薄膜に、紫外
線を照射することからなる。
【0010】その本発明のダイヤモンドの欠陥除去方法
においては、照射する紫外線のエネルギー密度が、0.1
〜10J/cm2であることが好ましい。
【0011】また、その本発明のダイヤモンドの欠陥除
去方法においては、照射する紫外線はエキシマレーザ光
であることが好ましい。
【0012】また、その本発明のダイヤモンドの欠陥除
去方法においては、紫外線を照射する雰囲気が、少なく
とも水素を含む雰囲気であることが好ましい。
【0013】また、その本発明のダイヤモンドの欠陥除
去方法においては、紫外線を照射する雰囲気が、少なく
とも酸素を含む雰囲気であることが好ましい。
【0014】
【作用】格子欠陥や非ダイヤモンド成分を有するダイヤ
モンドあるいはダイヤモンド薄膜に紫外線を照射するこ
とによって、紫外線は高いフォトンエネルギーのため、
特に欠陥などが存在する領域において吸収される。その
結果、乱れたダイヤモンド構造は回復すると共に、ダイ
ヤモンドの格子欠陥は除去される。また、グラファイト
や非晶質カーボンなどの成分は、紫外線のエネルギーを
得て反応し、エッチングされる。
【0015】また、照射紫外線のエネルギー密度が0.1
〜10J/cm2であることによって、効率よく欠陥を除去す
ることが出来る。
【0016】また、照射紫外線源としてエキシマレーザ
を用いることによって、容易に高エネルギー密度の紫外
線を照射することが可能となる。
【0017】また、紫外線を照射する際の雰囲気が、少
なくとも水素を含む雰囲気あるいは少なくとも酸素を含
む雰囲気であることによって、グラファイトや非晶質カ
ーボン成分などが炭化水素あるいは一酸化炭素の様な酸
化物の形で反応し、気化するため除去が容易になる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0019】図1は欠陥の存在するダイヤモンドあるい
はダイヤモンド薄膜に、紫外線を照射する手順を示した
工程図である。ダイヤモンド101は、その表面および
内部に非ダイヤモンド成分102や格子欠陥103を持
っているとする。このダイヤモンド101に紫外線10
4の照射を行なう。紫外線の光源としては、重水素ラン
プ、窒素レーザ、エキシマレーザなどがあげられる。照
射方法としては、連続光あるいはパルス光のいずれでも
良く、また照射紫外線のエネルギー密度を0.1〜10J/cm2
程度に高める目的で、レンズで集光する手段も用いられ
る。照射面積が大きく、紫外線光が広い範囲にわたって
照射不可能な場合は、ダイヤモンド101を並進移動さ
せる、あるいは紫外線光104をスキャンさせるなどの
方法が用いられる。中でも、一般的に用いられる光源と
しては、照射紫外線の波長や照射パワーの兼ね合いか
ら、エキシマレーザ(波長:308nmや179nmなど)を採用
することが多い。上記のいずれかの手段で紫外線光を照
射した結果、処理されたダイヤモンド105では非ダイ
ヤモンド成分102および格子欠陥103が除去される
と共に、格子構造も回復する。
【0020】また、この手順で紫外線照射を行なうとき
の雰囲気としては、真空中や酸素あるいは水素を含む雰
囲気中で行なわれる。真空で行なう時の圧力としては、
10-5Torr以下にすることが好ましい。また、酸素あるい
は水素を含む雰囲気で行なう時の圧力は10-4〜1Torr程
度が好ましい。
【0021】以下にさらに具体的な実施例を述べる。
【0022】(実施例1)ダイヤモンド101として、
マイクロ波プラズマCVD法でシリコン基板上に厚さ2
μm堆積したダイヤモンド薄膜を使用し、図1に示した
手順によって紫外線照射を行なった。まず、真空ポンプ
によってダイヤモンド薄膜を設置した容器を充分に真空
排気し、圧力が1×10-6Torr以下になるようにした。こ
の試料の状態は多結晶状であり、ラマン分光測定の結
果、非晶質カーボン成分の存在を示すシグナルが得られ
た。この試料に紫外線104として、波長が308nmのエ
キシマレーザ光を用い、パルス状で照射した。照射条件
としては1パルス当り400〜500mJのエネルギーで、照射
回数は10〜1000回である。そのときの平均照射エネルギ
ー密度は1〜2J/cm2であった。その結果、多結晶ダイヤ
モンドの結晶粒界に存在していたと考えられる非晶質カ
ーボン成分が除去されていることが、ラマン分光法並び
にカソードルミネセンス法などの方法によって確かめら
れた。
【0023】また、他の紫外線の照射方法として、重水
素ランプ光をレンズで集光して照射した場合においても
同様の結果を得た。
【0024】(実施例2)(実施例1)と同様の方法、
試料で、紫外線照射を酸素を含む雰囲気で行なった。紫
外線照射時の酸素分圧は1×10-4Torr程度とした。波長3
08nmのエキシマレーザ光の照射条件は1パルス当りのエ
ネルギー200〜300mJ、平均照射エネルギー密度0.5〜0.8
J/cm2と、(実施例1)よりも低いエネルギーで行なっ
た。その結果、紫外線の照射エネルギーが低いにも関わ
らず、(実施例1)と同等の効果が得られた。これは、
雰囲気中の酸素原子と非ダイヤモンド成分中の炭素原子
とが紫外線のエネルギを得て反応し、一酸化炭素ガスの
ような形で気化する機構が加味されるため、より効率的
になったものと考えられる。同様に水素を含む雰囲気に
おいても、紫外線照射によって炭化水素が生成するた
め、非ダイヤモンド成分の除去効果が上がることを本発
明者らは確認した。
【0025】(実施例3)ダイヤモンドにイオン注入な
どを行なった場合、表面およびイオンの注入領域に格子
欠陥が生成される。また、それに起因してグラファイト
成分が生成される。そこでダイヤモンド101として単
結晶ダイヤモンドを用い、ホウ素イオン(B+)を100keVの
エネルギーで5×1014個/cm2イオン注入することによっ
て欠陥を生じさせたものに紫外線の照射を行なった。紫
外線を照射する前の試料の状態をラマン分光法およびカ
ソードルミネセンス法などを用いて調べた結果、前記の
ように注入領域の格子構造が乱れていることが確かめら
れた。そこでこのダイヤモンド101を真空槽に設置
し、真空ポンプによって圧力が1×10-6Torr以下になる
ように充分に真空排気した。そして、紫外線104とし
て波長308nmのエキシマレーザ光をパルス状に照射し
た。照射条件としては(実施例1)と同様に、1パルス
のエネルギー:400〜500mJ、照射回数:10〜1000回、平
均照射エネルギー密度:1〜2J/cm2で行なった。その結
果、イオン注入によって生成された格子欠陥102は除
去されると共に、グラファイトなどの非ダイヤモンド成
分の生成は起っていないことが確かめられた。
【0026】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、ダイヤモンド中に存在する格子欠陥や非ダイ
ヤモンド成分を容易に除去することが出来るという長所
を有する。このことはダイヤモンドを用いた様々な用途
において、その優れた特性を損なうことなく応用出来る
可能性を開いたことになる。
【0027】また、照射紫外線のエネルギー密度が、0.
1〜10J/cm2である場合は、効率よく欠陥を除去すること
が出来る。
【0028】また、照射紫外線源としてエキシマレーザ
を用いる場合は、容易に高エネルギー密度の紫外線を照
射することが可能となり、効率良く処理することが出来
る。
【0029】また、紫外線を照射する際の雰囲気とし
て、少なくとも水素を含む雰囲気あるいは少なくとも酸
素を含む雰囲気を用いる場合は、グラファイトや非晶質
カーボン成分の除去が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるダイヤモンドの欠陥除去方法に
おける紫外線照射手順を示す工程図である。
【符号の説明】
101 ダイヤモンド 102 非ダイヤモンド成分 103 格子欠陥 104 紫外線 105 処理されたダイヤモンド

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイヤモンドあるいは基板素材上のダイ
    ヤモンド薄膜に、紫外線を照射することを特徴とするダ
    イヤモンドの欠陥除去方法。
  2. 【請求項2】 照射紫外線のエネルギー密度が、0.1〜1
    0J/cm2であることを特徴とする請求項1記載のダイヤモ
    ンドの欠陥除去方法。
  3. 【請求項3】 照射紫外線がエキシマレーザ光であるこ
    とを特徴とする請求項1記載のダイヤモンドの欠陥除去
    方法。
  4. 【請求項4】 紫外線を照射する雰囲気が、少なくとも
    水素を含む雰囲気であることを特徴とする請求項1記載
    のダイヤモンドの欠陥除去方法。
  5. 【請求項5】 紫外線を照射する雰囲気が、少なくとも
    酸素を含む雰囲気であることを特徴とする請求項1記載
    のダイヤモンドの欠陥除去方法。
JP4198591A 1992-07-24 1992-07-24 ダイヤモンドの欠陥除去方法 Pending JPH0648716A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4198591A JPH0648716A (ja) 1992-07-24 1992-07-24 ダイヤモンドの欠陥除去方法
US08/517,460 US6083354A (en) 1992-07-24 1995-08-21 Treatment method for diamonds

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ID=16393739

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JP (1) JPH0648716A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006057134A (ja) * 2004-08-19 2006-03-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 水素化炭素膜の改質方法
JP2009084072A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Ulvac Japan Ltd グラファイトナノファイバーの製造方法
JP2011178616A (ja) * 2010-03-02 2011-09-15 Tatsuhiko Aizawa 炭素系物質除去方法及び該除去方法を備えた部品等の製造方法・リサイクル方法
JP2015034102A (ja) * 2013-08-08 2015-02-19 学校法人中部大学 グラフェン膜の製造方法
US20220017372A1 (en) * 2020-07-14 2022-01-20 John RYDER Apparatus and method for decolorizing diamonds

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006057134A (ja) * 2004-08-19 2006-03-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 水素化炭素膜の改質方法
JP2009084072A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Ulvac Japan Ltd グラファイトナノファイバーの製造方法
JP2011178616A (ja) * 2010-03-02 2011-09-15 Tatsuhiko Aizawa 炭素系物質除去方法及び該除去方法を備えた部品等の製造方法・リサイクル方法
JP2015034102A (ja) * 2013-08-08 2015-02-19 学校法人中部大学 グラフェン膜の製造方法
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