JPH0661144A - Apparatus and method for manufacture of diamond semiconductor device - Google Patents

Apparatus and method for manufacture of diamond semiconductor device

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JPH0661144A
JPH0661144A JP19155192A JP19155192A JPH0661144A JP H0661144 A JPH0661144 A JP H0661144A JP 19155192 A JP19155192 A JP 19155192A JP 19155192 A JP19155192 A JP 19155192A JP H0661144 A JPH0661144 A JP H0661144A
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Abstract

PURPOSE: To vapor-deposit a diamond or diamond-like coating doped with desired dopant on a substrate by separately pulse-controlling the duration times of a donor arc-beam and an acceptor arc-beam. CONSTITUTION: The system has a vacuum reactor chamber 32 having a main plasma arc gun 36 for generating a mean beam 34. The doping is made by a donor plasma arc gun 40 and acceptor arc gun 42. Both guns 40, 42 generate a donor beam 48 and acceptor beam 50 directed on the respective substrates mounted on holders 54 and are independently operated by an electric device. A time measuring oscillator 54 gives limited outputs to a donor control electric device 58 for operating the donor gun 40, the donor gun re-igniter 62 and the donor control adjuster 66. A similar circuit including an acceptor control electronic device 60 operates the acceptor gun 42.

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の蒸着方法
およびその装置に関し、特にプラズマアーク制御蒸着に
よるダイヤモンド半導体の製造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diamond vapor deposition method and apparatus, and more particularly to the production of a diamond semiconductor by plasma arc controlled vapor deposition.

【0002】[0002]

【従来の技術】ダイヤモンド半導体等のような種々の用
途にダイヤモンド材料を使用する潜在的利点がその研究
を活発にしている。そしてその大きな将来性のためにド
ープされたダイヤモンドデバイスを製造する問題の研究
が数多くなされている。従来の開発研究の殆どは化学的
蒸着法(CVD)に集中しているが、満足できる結果は
得られていない。
BACKGROUND OF THE INVENTION The potential benefits of using diamond materials for various applications such as diamond semiconductors have fueled that research. And due to its great potential, many studies have been done on the problem of making doped diamond devices. Most of the previous development work has focused on chemical vapor deposition (CVD), but with unsatisfactory results.

【0003】見掛上純粋で透明な、SP、立方晶系炭
素の結晶がアーク蒸着によって得られることが、米国特
許第3,625,848号、第3,831,451号お
よび第3,838,031号における方法および装置に
よって技術的に開示されている。これらの米国特許はア
ーク蒸着方法および装置および強誘電体材料の蒸着に関
するものであり、1mmのレーザー切断された透明な単
一の結晶質ダイヤモンドの製造が容易に行なわれること
を示している。
The appearance of apparently pure and transparent SP 3 , cubic carbon crystals by arc vapor deposition is described in US Pat. Nos. 3,625,848, 3,831,451 and 3,3. No. 838,031 and is technically disclosed by the method and apparatus. These U.S. patents relate to arc vapor deposition methods and apparatus and vapor deposition of ferroelectric materials and show that the production of 1 mm laser cut transparent single crystalline diamond is facilitated.

【0004】ダイヤモンドの上記用途は結晶化炭素の特
有の性質を利用する。これらの特性には極めて高硬度
で、耐久性があり且つ熱および電気を伝える性能が無類
であることが含まれる。しかしながら、商業的に生産さ
れるダイヤモンドはコストのかかる方法でほんの小さな
かけらほどのものが得られるに過ぎなかったために最近
の10年程までこれらの優れた特性を活用するに至らな
かった。
The above applications for diamond take advantage of the unique properties of crystallized carbon. These properties include extremely high hardness, durability and unmatched ability to conduct heat and electricity. However, commercially produced diamonds have not been able to take advantage of these excellent properties until the last decade or so, since only small pieces were obtained in a costly manner.

【0005】しかしながら、最近になってダイヤモンド
の薄膜をシリコン、金属、セラミックス等の基板上、ま
た天然ダイヤモンド上にさえも生成させることができる
技術が見出されるに至り、これら新技術を利用して商業
的に利用可能なダイヤモンド被覆製品を最初に製造しよ
うと工業的な競争が広く行なわれている。
However, recently, a technique has been found that can form a thin film of diamond on a substrate of silicon, metal, ceramics, etc., or even on natural diamond, and commercialization is carried out by utilizing these new techniques. There is widespread industrial competition to first produce commercially available diamond coated products.

【0006】これらの技術は殆ど全てがダイヤモンドを
基板とする半導体デバイスの開発に対して向けられてい
る。高い熱伝導性を有するダイヤモンドは非常に高い熱
放散性を有しており、シリコンチップに極めて近い性質
を有しながらなおかつ過熱することはない。このことは
ダイヤモンド半導体が操作速度の増加による電子の移動
をより迅速にさせ得る優れた特性を有することを意味す
る。
Almost all of these techniques are directed towards the development of diamond-based semiconductor devices. Diamond, which has a high thermal conductivity, has a very high heat dissipation property, has properties very close to those of a silicon chip and does not overheat. This means that the diamond semiconductor has excellent properties that enable faster movement of electrons due to increased operating speed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実用の
ダイヤモンド半導体デバイスの製造には超えなくてはな
らない障害がある。先ず、半導体は最初の技術で成長さ
れるような分離した小結晶体(多結晶フィルム)ではな
くダイヤモンドの連続した単結晶が必要である。また、
材料を半導体化するために意図的に加える不純物である
ドーパントを硬質のダイヤモンドの中に浸透させること
が容易でない。ドーパントは蒸着工程の間に加えなけれ
ばならない。
However, there are obstacles that must be overcome in the production of practical diamond semiconductor devices. First, semiconductors require a continuous single crystal of diamond rather than discrete small crystals (polycrystalline film) as grown in the first technology. Also,
It is not easy to infiltrate a hard diamond with a dopant, which is an impurity intentionally added to make a material a semiconductor. Dopants must be added during the deposition process.

【0008】シリコンウエファーのパターン化に際して
用いられる従来のエッチング法はダイヤモンドにおいて
は適用することができない。最後に、ダイヤモンド被膜
は大規模生産にとって経済的な基板上に成長させなけれ
ばならないことである。
Conventional etching methods used in patterning silicon wafers cannot be applied to diamond. Finally, diamond coatings must be grown on substrates that are economical for large scale production.

【0009】ドープされたダイヤモンド結晶の優れたキ
ャリヤー移動度、熱および光伝導度、硬度、耐熱性およ
び高電圧における操作性は有用な新世代のエレクトロニ
クスデバイスを可能にするものであるから、実用的なダ
イヤモンド半導体デバイスの製造に向けて前進を続ける
ことが重要である。
[0009] The excellent carrier mobility, thermal and photoconductivity, hardness, heat resistance and operability at high voltage of doped diamond crystals enable useful new generation electronic devices and are therefore practical. It is important to continue to move towards the manufacture of advanced diamond semiconductor devices.

【0010】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、ダイヤモンド半導体デバイス製造
のための装置およびその製造方法を提供することを目的
とするものである。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an apparatus for manufacturing a diamond semiconductor device and a manufacturing method thereof.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の装置は、真空反応室、該真空反応室内に設
置した複数個のプラズマアークガン、該真空反応室内に
基板を保持する手段、該複数個のプラズマアークガンか
らアークビームで該基板保持具上の該基板を照射する手
段、該複数個のプラズマアークガンのそれぞれに制御さ
れた時間のパルスを与えることによって、与えられた時
間の関数として該基板上への物質の蒸着を精密に制御す
る手段とよりなる点に特徴がある。また本発明の方法
は、上記の装置を使用してダイヤモンド半導体デバイス
を製造するに際し、少なくとも1個のプラズマアークガ
ンより炭素アークビームを発生させ、他の少なくとも1
個のプラズマアークガンよりドナーアークビームを発生
させ、さらに他の少なくとも1個のプラズマアークガン
よりアクセプターアークビームを発生させ、かつ各プラ
ズマアークガンにおけるビーム発生の持続時間を個別に
パルス制御することより基板上に所望のドーパントの所
望量をドープさせたダイヤモンドまたはダイヤモンド様
コーティングを蒸着させる点に特徴がある。
An apparatus of the present invention for solving the above problems is a vacuum reaction chamber, a plurality of plasma arc guns installed in the vacuum reaction chamber, and a substrate held in the vacuum reaction chamber. A means for irradiating the substrate on the substrate holder with an arc beam from the plurality of plasma arc guns, and a pulse of controlled time to each of the plurality of plasma arc guns. It is characterized by a means for precisely controlling the deposition of a substance on the substrate as a function of time. Further, the method of the present invention uses the above apparatus to produce a diamond semiconductor device, in which a carbon arc beam is generated from at least one plasma arc gun, and at least another one is used.
Generating a donor arc beam from one plasma arc gun, generating an acceptor arc beam from at least one other plasma arc gun, and individually controlling the duration of beam generation in each plasma arc gun. It is characterized by depositing a diamond or diamond-like coating doped with a desired amount of a desired dopant on a substrate.

【0012】[0012]

【作用】本発明は上記したように精密に制御されたドー
ピングにより、主として3次元構造のダイヤモンド膜を
有するダイヤモンド半導体デバイスを製造する装置およ
び方法を提供するものである。
The present invention provides an apparatus and method for producing a diamond semiconductor device having a diamond film mainly having a three-dimensional structure by the precisely controlled doping as described above.

【0013】典型的に半導体は基板上に高濃度にドープ
されたインレイ(埋込層)を有する。例えばP型基板上
にN型高濃度ドープインレイを有する集積回路の微細構
造において通常見られるものと同様の絶縁ゲート電界効
果型トランジスター(IGFET)がそれである。ソー
ス、ゲートおよびドレイン端子は高濃度ドープインレイ
に連続する絶縁層上に導電性物質を被覆することによっ
て得られる。本発明の方法によれば、混合不可能なため
にこれまで合金が知られていない物質をアーク蒸着法を
用いることによって混合を強制できるので、そのような
半導体を製造することができる。この性能があるためア
ーク蒸着法はドープされた基板上にドープされた炭素結
晶フィルムを被覆するのに適しており、何処へでも望み
通り絶縁のための純粋な、立方晶SP構造のフィルム
を形成することができる。
The semiconductor typically has a heavily doped inlay (buried layer) on the substrate. For example, an insulated gate field effect transistor (IGFET) similar to that normally found in microstructures of integrated circuits having N-type heavily doped inlays on a P-type substrate. The source, gate and drain terminals are obtained by coating a conductive material on an insulating layer continuous to the heavily doped inlay. According to the method of the present invention, such a semiconductor can be produced because mixing can be forced by using an arc evaporation method for a substance whose alloy has not been known so far because it cannot be mixed. Because of this capability, arc evaporation is suitable for coating a doped carbon crystal film on a doped substrate, wherever a pure cubic Cu 3 structure film for insulation is desired. Can be formed.

【0014】本発明の方法および装置において、主炭素
ビームは先に引用した米国特許に記されたと同様の方法
で主ビームガンに純炭素電極を配することによって発生
させることができる。ドーピングはそれぞれアクセプタ
ー物質およびドナー物質の電極を配した補助ビームガン
によって行なわれる。本発明の製造システムにおいては
ダイヤモンド半導体デバイス用の基板上に炭素炭化物の
ダイヤモンド様物質を制御しながら蒸着させる。主ガ
ン、アクセプターガンおよびドナーガンを含む各プラズ
マアークガンは個別に制御され、それぞれ材料の蒸着を
制御する。
In the method and apparatus of the present invention, the main carbon beam can be generated by placing a pure carbon electrode on the main beam gun in a manner similar to that described in the above-referenced US patents. Doping is performed by an auxiliary beam gun with electrodes of acceptor and donor materials, respectively. In the manufacturing system of the present invention, a diamond-like substance of carbon carbide is controlled and deposited on a substrate for a diamond semiconductor device. Each plasma arc gun, including the main gun, acceptor gun and donor gun, is individually controlled to control the deposition of each material.

【0015】混合に使用されるドーパントの量は通常ア
ーク電流量によって直接制御することは困難であるの
で、ドーパントガンに適用される直流のパルスの時間間
隔を制御することによってアーク蒸着の制御を行う。こ
れには幾つかの電気的な方法がある。好ましい方法とし
ては、希望する通電時間またはパルス電流時間を表わ
す。予めセットされたカウント数をレジスターに記憶さ
せておくことである。製造開始または再開に際して、ド
ーパントガンに対する各電流パルス時に計時オシレータ
ーからの出力を第2のレジスターに入れる。第2のレジ
スターのカウントは予めセットされたレジスターのカウ
ント数と繰り返し比較され、2つのカウントが合致した
ときに停止パルスが発生しアーク電流を切断する。パル
スの切断により第4のレジスターにおける停止計時パル
スのカウントが開始され、そのカウントは所望の停止時
間をセットした第3のレジスターで予めセットされたカ
ウント数と繰り返し比較され、第3および第4のレジス
ターの数値が合致(カウント差が零になる)したときに
サイクル再開のためにパルスを発信する。これらアーク
ガンの一連の作動を以下に示す。
Since the amount of dopant used for mixing is usually difficult to control directly by the amount of arc current, arc deposition is controlled by controlling the time interval of the DC pulse applied to the dopant gun. . There are several electrical methods for this. The preferred method is to indicate the desired energization time or pulse current time. This is to store a preset count number in a register. At the start or restart of manufacturing, the output from the timekeeping oscillator is placed in a second register at each current pulse to the dopant gun. The count of the second register is repeatedly compared with the preset count number of the register, and when the two counts match, a stop pulse is generated to cut off the arc current. The disconnection of the pulse starts the counting of the stop counting pulse in the fourth register, and the count is repeatedly compared with the preset count number in the third register which sets the desired stop time, and the counting of the third and fourth count pulses is repeated. When the register values match (count difference becomes zero), pulse is issued to restart the cycle. A series of operations of these arc guns are shown below.

【0016】1.アーク点火 2.電極ガンにアーク電流を流す。1. Arc ignition 2. Apply arc current to the electrode gun.

【0017】3.アーク電流の適用と同時に計時オシレ
ーターの計時を開始する。
3. The timing of the clock oscillator is started at the same time when the arc current is applied.

【0018】4.レジスターの予めセットされたカウン
ト数と計時カウント数とを比較する。
4. The preset count number of the register is compared with the clock count number.

【0019】5.計時カウント数と予めセットされたレ
ジスターのカウント数が合致したときにパルスを発信し
て電極ガンへの電流供給を停止する。
5. When the time count number and the preset register count number match, a pulse is emitted to stop the current supply to the electrode gun.

【0020】6.第4のレジスターの計時カウントを開
始する。
6. Start time counting of the fourth register.

【0021】7.計時オシレーターからの計時パルス数
をカウントする第4のレジスターに記憶されたカウント
数と第3の登録器に予めセットされた停止時間パルスを
比較する。
7. The count number stored in the fourth register for counting the number of time counting pulses from the time counting oscillator is compared with the stop time pulse preset in the third register.

【0022】8.始動比較器が第3のレジスターに予め
セットされた停止時間パルスと第4のレジスターにおけ
るカウント数が一致したときにパルスを発信してサイク
ルの再開とアークの再点火を行なう。
8. The start comparator emits a pulse to restart the cycle and reignite the arc when the preset stop time pulse in the third register matches the count in the fourth register.

【0023】本発明におけるダイヤモンド半導体製造シ
ステムにおいては一連の正確な時間制御により容易に制
御された電流パルスを得て、これによって工作物(例え
ば、保持具上の基板)に対して一連のドーパントプラズ
マを発生させるのである。制御は各パルスが高パルス率
側で行なわれるため、アーク点火に要する時間によって
制限を受ける。制御レジスターへ所望のカウント数を記
憶させることによってドーピングの数値制御を行なうの
で、コンピューター制御も可能である。
In the diamond semiconductor manufacturing system of the present invention, a series of precise time controls provide an easily controlled current pulse, which results in a series of dopant plasmas for a workpiece (eg, a substrate on a holder). Is generated. Since each pulse is controlled on the high pulse rate side, control is limited by the time required for arc ignition. Numerical control of doping is performed by storing a desired count number in a control register, so computer control is also possible.

【0024】制御範囲の高パルス率側における制限を少
なくする他のドーピング手段として、ダイヤモンド層の
表面にドーパント原子を埋込むため所望のドープイオン
の加速イオンビームを使用する方法がある。この場合ダ
イヤモンド層は本質的に高い硬度を有するので高エネル
ギーのビームが必要となり、イオンビーム加速器は或る
条件下では前述したように1個以上のプラズマアークガ
ンによって置き換えなければならない。
As another doping means for reducing the limitation on the high pulse rate side of the control range, there is a method of using an accelerated ion beam of desired doping ions to embed dopant atoms in the surface of the diamond layer. In this case, the diamond layer has an inherently high hardness and thus requires a high energy beam, and under certain conditions the ion beam accelerator must be replaced by one or more plasma arc guns as described above.

【0025】シリコン上へのダイヤモンドコーティング
被覆には従来のシリコンオンサファイア(SOS)チッ
プの装置で置き換えて使用することができる。該シリコ
ンオンサファイアソチップにおいてはシリコンは常にサ
ファイア上にコーティングされるが、ダイヤモンドコー
ティングプロセスにおいてはシリコン上にダイヤモンド
のコーティングするのである。次いでチップを反転して
ダイヤモンドが基板になるようにして用いる。同様にし
て、銅、金等の金属導電材料にダイヤモンドをコーティ
ングしたウエファーも得ることができる。これらをウエ
ファーとして用いるときは金、銅その他の金属の表面に
フォトマスクを適用し、ダイヤモンド表面に事実上微細
な金属導体部を残すようにメタルコーティングに複雑な
導体パターンをエッチングまたは電子ビーム加工する。
この方法は特にゲートアレーやメモリーチップやマイク
ロプロセッサーチップのような複雑な半導体デバイスを
製造するのに有効である。
The diamond coating coating on silicon can be replaced with a conventional silicon on sapphire (SOS) tip device. In the silicon on sapphire chip, silicon is always coated on sapphire, whereas in the diamond coating process diamond is coated on silicon. Then, the chip is turned over and the diamond is used as a substrate. Similarly, a wafer obtained by coating a metal conductive material such as copper or gold with diamond can be obtained. When these are used as a wafer, a photomask is applied to the surface of gold, copper or other metal, and a complicated conductor pattern is etched or electron beam processed into the metal coating so as to leave practically fine metal conductor parts on the diamond surface. .
This method is particularly effective for manufacturing complex semiconductor devices such as gate arrays, memory chips and microprocessor chips.

【0026】一般にダイヤモンド材料に他の材料をよく
付着させることはできないので、導体線の利用は困難で
ある。このような場合には、フォトマスク状に食刻した
パターンを通してイオンビーム加速器により純粋なアモ
ルファス炭素(C12)または熱分解黒鉛の極薄膜層を
設けるのが効果的である。純粋炭素の極薄膜層はダイヤ
モンドに金属を保持するための一種のセメントまたは粘
着剤として作用する。通常、黒鉛は潤滑剤であると考え
られているが、非常に薄膜になるとその挙動は変わって
くる。これは炭素原子によって形成された架橋がダイヤ
モンド結晶の表面に嵌り込むためであると考えられる。
In general, it is difficult to apply other materials to the diamond material, so that it is difficult to use the conductor wire. In such a case, it is effective to provide a very thin layer of pure amorphous carbon (C12) or pyrolytic graphite by an ion beam accelerator through a pattern etched in a photomask shape. The ultra-thin layer of pure carbon acts as a kind of cement or adhesive to hold the metal to the diamond. Generally, graphite is considered to be a lubricant, but its behavior changes when it becomes a very thin film. It is considered that this is because the crosslinks formed by the carbon atoms fit into the surface of the diamond crystal.

【0027】熱分解黒鉛層による好ましい熱伝導度を有
する平面は、標的物を固定した(またはコンピューター
制御により可変にした)直接バイアス電位によってバイ
アスさせることによって制御される。これによって熱分
解黒鉛層の熱伝導度は熱放散を極大化することができ
る。
The plane of preferred thermal conductivity due to the pyrolytic graphite layer is controlled by biasing the target with a fixed (or computer controlled variable) direct bias potential. This allows the thermal conductivity of the pyrolytic graphite layer to maximize heat dissipation.

【0028】ドーパントを注入するために使用される補
助アークガンで、ダイヤモンド表面に対する平滑な分散
と均一な流入を得るために、音波または超音波周波数に
よって基盤保持具を振動させる。パワーオシレーターに
よって駆動されるチタン酸バリウム板または類似の変換
器により基板および保持具の機械的振動が行なわれる。
An auxiliary arc gun used to inject the dopant vibrates the substrate holder by sonic or ultrasonic frequencies to obtain a smooth dispersion and uniform inflow over the diamond surface. Mechanical vibrations of the substrate and holder are provided by a barium titanate plate or similar transducer driven by a power oscillator.

【0029】ドーパントアークのサイクルを行なうため
には電気的制御通路の設計上に多くの変更が可能であ
る。結果的にはフィルム中へのドーパントの注入は主結
晶の形成よりもある程度遅い。得られるフィルム中のド
ーピング割合はこの速度を変えることによって制御する
ことができる。
Many modifications are possible in the design of the electrical control path to cycle the dopant arc. As a result, implantation of the dopant into the film is somewhat slower than the formation of the main crystal. The doping rate in the resulting film can be controlled by varying this rate.

【0030】実際問題として多くの場合一度に使用され
るドーピングガンの数は1個である。さらに集積回路を
製造するためのフィルム層の形成には主要部やプラズマ
ガンを変換したり、覗窓の清浄にする等のために出力を
減少させたり、真空反応室を開くことが必要である。ま
た外部回路とダイヤモンドチップとの接続を行う導体金
属の蒸着のためほぼ純粋金属のアークガンが用いられ
る。
As a practical matter, in many cases only one doping gun is used at a time. Further, formation of a film layer for manufacturing an integrated circuit requires conversion of a main part and a plasma gun, reduction of output for cleaning a viewing window, and opening of a vacuum reaction chamber. . In addition, an arc gun of almost pure metal is used for vapor deposition of a conductive metal for connecting an external circuit and a diamond tip.

【0031】切断、薄切り、エッチング等のウエファー
の加工は、現用のレーザートリミング法やエレクトロン
ビーム加工法など半導体技術で公知の手段によって同一
真空反応室内でチップ上で行なわれている方法を用いる
ことができる。
Wafer processing such as cutting, slicing, and etching may be carried out by a method such as a laser trimming method or an electron beam processing method currently used, which is carried out on a chip in the same vacuum reaction chamber by means known in the semiconductor technology. it can.

【0032】基板上で適切な炭素の結晶化を行なう重要
な因子は基板温度である。本発明において基板温度は標
的物である基板保持具に向けてマイクロ波ビームエネル
ギーを直接加えることによって制御される。そして基板
温度制御は基板保持具の背後に設置された温度センサー
による温度の検出と温度制御電子装置への情報伝達によ
って行なわれる。該電子装置は温度を予めセットした制
御値と比較して、標的物へ放射するマイクロ波ビームエ
ネルギー電源にオン・オフ制御と電力レベルを切替える
命令を発する。適切なSP炭素結晶化を行なうには基
板温度を約750〜800°F(約400〜430℃)
の範囲にすればよいことが分った。
An important factor in achieving proper carbon crystallization on a substrate is the substrate temperature. In the present invention, the substrate temperature is controlled by direct application of microwave beam energy towards the target substrate holder. The substrate temperature is controlled by detecting the temperature with a temperature sensor installed behind the substrate holder and transmitting information to the temperature control electronic device. The electronic device compares the temperature with a preset control value and issues a command to the microwave beam energy power source radiating to the target to turn the power on and off and switch the power level. Substrate temperature of about 750-800 ° F. (about 400-430 ° C.) for proper SP 3 carbon crystallization
I found that it should be in the range of.

【0033】結晶蒸着法の制御におけるもう1つの重要
な因子は反応室に少量の水素を存在させることである。
水素そのものは結晶中に入り込まないが一種の触媒のよ
うな働きをし、結晶をSP構造よりもSP構造結晶
にすることを助ける。水素の分圧は十分に低く抑えら
れ、反応室は実質的に真空状態に保たれる。結合のため
の黒鉛(またはアモルファス黒鉛)層が形成されれば、
水素はまっ先に真空反応室から除去される。
Another important factor in controlling the crystal deposition process is the presence of a small amount of hydrogen in the reaction chamber.
Hydrogen itself does not enter the crystal but acts like a kind of catalyst, helping to make the crystal an SP 3 structure rather than an SP 2 structure. The partial pressure of hydrogen is kept low enough to keep the reaction chamber substantially vacuum. If a graphite (or amorphous graphite) layer for bonding is formed,
Hydrogen is first removed from the vacuum reaction chamber.

【0034】[0034]

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to illustrated embodiments.

【0035】図1は典型的なNチャンネルエンハンス型
の絶縁ゲート電界効果型トランジスター(IGFET)
の断面図である。このトランジスターの微細構造は、集
積回路(IC)の微細構造とほぼ同様である。しかしな
がらこのトランジスターは立方晶シリコンの代りに立方
晶炭素より作成され、そしてこのデバイスは硼素、ガリ
ウム、インジウム、タリウムまたはアルミニウムのよう
な3価の材料で僅かにドープされたp型炭素炭化物基板
12および砒素、燐、アンチモン、ビスマスまたは窒素
のような5価のドナー材料で高濃度にドープされたn型
の埋込層14を有する。上層16はドープされていない
ダイヤモンド様の炭素炭化物または二酸化珪素絶縁層で
ある。
FIG. 1 shows a typical N-channel enhanced type insulated gate field effect transistor (IGFET).
FIG. The microstructure of this transistor is almost the same as the microstructure of an integrated circuit (IC). However, this transistor is made from cubic carbon instead of cubic silicon, and the device is a p-type carbon carbide substrate 12 and a lightly doped trivalent material such as boron, gallium, indium, thallium or aluminum. It has an n-type buried layer 14 heavily doped with a pentavalent donor material such as arsenic, phosphorus, antimony, bismuth or nitrogen. Top layer 16 is an undoped diamond-like carbon carbide or silicon dioxide insulating layer.

【0036】端子は金、銀、銅または錫のような材料で
作られる18、20および22で示す金属導体層であ
る。金属層18、22に接続してそれぞれ、ソース端子
24およびドレイン端子26があり、金属層20にはゲ
ート端子28がある。ソース/ドレイン間の電圧を端子
24と端子26に接続し、ゲート金属層端子28が用い
られると半導体デバイスはきわめて高い電気抵抗を示
す。ゲート28に適用される電源24の電圧が正である
と基板12における過剰のホールはゲート部分30から
はじきだされ、電子が該部分に引き寄せられて電源端子
24とドレイン端子26間に導電経路が形成されて電気
抵抗が著しく低下し導通するようになる。この作用はき
わめて迅速であるのでスイッチングや可聴振幅以下の無
線スペクトルの高周波領域において生ずる線型増幅が可
能となる。同様の一般的な仕方で他の多くの半導体の形
態をとることが可能であり、図1に示される絶縁ゲート
FETは集積回路チップ上に多数ある活性素子の典型的
なものの一例を選んだものに過ぎない。
The terminals are metal conductor layers designated 18, 20 and 22 made of a material such as gold, silver, copper or tin. A source terminal 24 and a drain terminal 26 are respectively connected to the metal layers 18 and 22, and a gate terminal 28 is provided on the metal layer 20. When a source / drain voltage is connected to terminals 24 and 26 and a gate metal layer terminal 28 is used, the semiconductor device exhibits a very high electrical resistance. When the voltage of the power supply 24 applied to the gate 28 is positive, excess holes in the substrate 12 are repelled from the gate portion 30 and electrons are attracted to the portion to form a conductive path between the power supply terminal 24 and the drain terminal 26. When formed, the electric resistance is remarkably reduced and the electric conduction occurs. This action is so rapid that switching and linear amplification occurring in the high frequencies of the radio spectrum below the audible amplitude are possible. It is possible to take the form of many other semiconductors in the same general manner, and the insulated gate FET shown in FIG. 1 is a selection of typical ones of many active devices on an integrated circuit chip. Nothing more than.

【0037】ダイヤモンド様半導体デバイスを製造する
システムの概略を図2に示した。図2に示されるアーク
蒸着法の特徴は混合不可能でこれまで合金が知られてい
ない物質の混合を強制できることである。この特性を有
するが故にアーク蒸着法によるときは、ドープされた基
板上にドープされた炭素単結晶のフィルム層を被着さ
せ、希望する絶縁用の純粋な立方晶SP炭素のフィル
ムを形成させるのに好適なのである。
A schematic of a system for manufacturing a diamond-like semiconductor device is shown in FIG. A feature of the arc vapor deposition method shown in FIG. 2 is that it is immiscible and can force the mixing of materials for which alloys are not previously known. When from this it has the characteristics thus arc vapor deposition method, a film layer of doped doped onto a substrate that is a single crystal of carbon is deposited to form a pure cubic SP 3 carbon film for insulating the desired It is suitable for

【0038】図2に示されるシステムは主ビーム34を
発生するための主プラズマアークガン36を備えた真空
反応室32を有する。主炭素ビーム34は前出の米国特
許に記載されたと同様な方法により主ビームガン36中
に純炭素電極38を配して発生させる。
The system shown in FIG. 2 has a vacuum reaction chamber 32 with a main plasma arc gun 36 for generating a main beam 34. The main carbon beam 34 is generated by placing a pure carbon electrode 38 in a main beam gun 36 in a manner similar to that described in the aforementioned U.S. patent.

【0039】ドーピングは、ドナープラズマアークガン
40およびアクセプターアークガン42によって行なわ
れる。ドナーガン40には5価のドナー材料44が配置
され、アクセプターガン42には3価のアクセプター材
料46が配置される。ドナーガン40およびアクセプタ
ーガン42はそれぞれ保持具54に設置した基板52に
向けてドナービーム48およびアクセプタービーム50
を発生する。
Doping is performed by the donor plasma arc gun 40 and the acceptor arc gun 42. A pentavalent donor material 44 is arranged in the donor gun 40, and a trivalent acceptor material 46 is arranged in the acceptor gun 42. The donor gun 40 and the acceptor gun 42 are directed toward the substrate 52 mounted on the holder 54, respectively.
To occur.

【0040】主ビームガン36、ドナーガン40および
アクセプターガン42はすべて後述するような電子装置
によって独立に操作される。操作に当たってアーク電流
は直接制御することは困難であるので、プラズマアーク
ガンに供給される直流パルスの時間を変えることによっ
てその制御が行なわれる。この制御はプラズマアークガ
ンへの各電流パルスにおけるプロセスの開始(または再
開)を電子装置によって制御することによって達成され
る。計時オシレーター56はドナーガン40を操作する
ためにドナー制御電子装置58、ドナーガン再点火装置
62およびドナー制御調節器66に制限される出力を与
える。アクセプター制御電子装置60、アクセプターガ
ン再点火用供給装置64およびアクセプター電流調節装
置68からなる同様の回路がアクセプターガン42を操
作する。電力は直流電源72からドナー電流調節装置6
6、アクセプター電流調節装置68および主スパーク供
給装置70へと供給される。
The main beam gun 36, the donor gun 40 and the acceptor gun 42 are all independently operated by electronic devices as described below. Since it is difficult to directly control the arc current during operation, the control is performed by changing the time of the DC pulse supplied to the plasma arc gun. This control is accomplished by electronically controlling the start (or restart) of the process at each current pulse to the plasma arc gun. Timing oscillator 56 provides a limited output to donor control electronics 58, donor gun reignition device 62 and donor control regulator 66 for operating donor gun 40. A similar circuit consisting of acceptor control electronics 60, acceptor gun reignition supply 64 and acceptor current regulator 68 operates acceptor gun 42. Electric power is supplied from the DC power source 72 to the donor current adjusting device 6
6, supplied to the acceptor current adjusting device 68 and the main spark supply device 70.

【0041】図3に3個の個別制御されたプラズマアー
クガンを使用した典型的なプラズマアークガン・イオン
ビーム制御用電子回路を示す。アーク電極74、76お
よび78はそれぞれ蒸着しない材料で作られている。こ
れらは主ビームガン36においては純炭素であり、ドナ
ーガン40およびアクセプターガン42においてはそれ
ぞれ選択されたドーパント材料を含む炭素である。時間
の関数として蒸着される材料の精密な制御は、外部制御
に応答して必要なだけ各プラズマアークガンのアークパ
ルスとして供給することにより行なわれる。外部制御は
手動または同一の半導体デバイスが繰り返し作成するコ
ンピュータープログラム制御によって行なうことができ
る。
FIG. 3 shows a typical plasma arc gun / ion beam control electronics using three individually controlled plasma arc guns. The arc electrodes 74, 76 and 78 are each made of a non-deposited material. These are pure carbons in the main beam gun 36 and carbons in the donor gun 40 and the acceptor gun 42, respectively, with the selected dopant material. Precise control of the deposited material as a function of time is achieved by providing as many arc pulses for each plasma arc gun as required in response to external control. External control can be performed manually or by computer program control repeatedly created by the same semiconductor device.

【0042】プラズマアークガンには前記した米国特許
第3,625,848号において述べられたものと類似
の構造のものが用いられる。図3はそのようなプラズマ
アークガンの略図と概略のブロック線図を示したもので
ある。各アークを点火するために補助点火電極78が使
用される。該電極は電極74、76および80における
原料電極材料に用いられたものと同様の材料で作られ
る。一旦アークが点火されると主アーク電極74は主ア
ーク電源調節器82がアーク電源スイッチをオンにある
限り単位パルスの時間アークを継続する。アーク時間お
よび点火頻度制御回路84がオフ信号を送ることによっ
てパルスに終了を告げるとアーク電源は停止に切替りア
ークが消える。次のパルスは、主アーク電源調節器82
と補助アーク調節器86の両者に同時にオン信号が送ら
れたときに開始される。オン時間とオフ時間の長さはそ
れぞれポテンショメーター88および90によりセット
される。パルスの繰り返し率はポテンショメーター92
によりセットされる。パルス繰り返し率の結果としてオ
ンタイムとオフタイムは制限があり、アークの点火、消
失に要する時間関数によってもパルス繰り返し率は制限
される。一般に繰り返し率が約3〜4/秒乃至3〜4/
分付近であるときに数百ミリ秒のパルス時間を達成する
ことができる。
A plasma arc gun having a structure similar to that described in the above-mentioned US Pat. No. 3,625,848 is used. FIG. 3 shows a schematic diagram and a schematic block diagram of such a plasma arc gun. An auxiliary ignition electrode 78 is used to ignite each arc. The electrodes are made of materials similar to those used for the source electrode material in electrodes 74, 76 and 80. Once the arc is ignited, the main arc electrode 74 continues to arc for a unit pulse for as long as the main arc power regulator 82 turns on the arc power switch. When the arc time and ignition frequency control circuit 84 signals the end of the pulse by sending an off signal, the arc power supply is switched off and the arc is extinguished. The next pulse is the main arc power regulator 82
It is started when the ON signals are simultaneously sent to both the auxiliary arc controller 86 and the auxiliary arc controller 86. The length of on-time and off-time are set by potentiometers 88 and 90, respectively. The pulse repetition rate is potentiometer 92.
Set by. The on-time and off-time are limited as a result of the pulse repetition rate, and the pulse repetition rate is also limited by the time function required to ignite and extinguish the arc. Generally, the repetition rate is about 3-4 / sec to 3-4 /
Pulse times of hundreds of milliseconds can be achieved when near the minute.

【0043】補助アーク調節装置86のための点火電力
供給装置94は直流電源である。計時オシレーター9
8、アーク時間および点火頻度制御回路84には制御電
子装置用電力供給装置96が用いられる。各プラズマア
ークガンは、主電力供給装置102を経た電力に適用す
る個別のアーク電力オン/オフ・スイッチを有してお
り、必要とあればいつでも、1個以上のガンを同時に始
動させることができる。ビーム形成用のレンズ電極10
4は経験的設計作業が要求されるが図3にはフレヤード
ホーンの一種が示されている。
The ignition power supply 94 for the auxiliary arc regulator 86 is a DC power supply. Timing oscillator 9
8. A control electronics power supply 96 is used for the arc time and ignition frequency control circuit 84. Each plasma arc gun has a separate arc power on / off switch that applies power to the mains power supply 102 so that one or more guns can be simultaneously started at any time. . Lens electrode 10 for beam formation
4 requires empirical design work, but FIG. 3 shows a type of flared horn.

【0044】図2に示されるような3個のガンが用いら
れるときには、プロセス制御コンピューターに接続する
種々の制御パラメーターが使用され、そのプログラムを
繰り返し使用することによって、適切な半導体デバイス
フィルムを安定して得ることができる。
When three guns as shown in FIG. 2 are used, various control parameters connected to the process control computer are used, and repeated use of that program stabilizes the appropriate semiconductor device film. Can be obtained.

【0045】基板の上に、適切な炭素結晶を得るための
キーポイントの1つは基板温度である。図2において温
度制御手段はマイクロ波エネルギー伝達アンテナ106
から目標物である基板の保持具に向けて放射されるマイ
クロ波エネルギービームにより行われる。基板保持具5
4の背後に設置された温度センサー108は温度を検出
し、その情報を後述する温度制御電子装置110に伝達
する。温度制御電子装置110においては、その温度を
手動またはコンピューターによって予めセットされた値
と比較して適切に電力のオン/オフおよび電力レベルの
切り替え指令をマイクロ波電源112に発信しアンテナ
106から目標物にマイクロ波ビームの放射を行なう。
このようにして基板52の精密な温度制御が行なわれる
のである。好ましい結晶化SP3炭素を製造するための
最も好適な基板温度の範囲は前述したように約750〜
800°F(約400〜430℃)の範囲である。
One of the key points for obtaining suitable carbon crystals on the substrate is the substrate temperature. In FIG. 2, the temperature control means is the microwave energy transfer antenna 106.
From a microwave energy beam emitted from a target toward a holder of a substrate. Substrate holder 5
The temperature sensor 108 installed behind the sensor 4 detects the temperature and transmits the information to the temperature control electronic device 110 described later. In the temperature control electronic device 110, the temperature is compared with a value preset by a computer or by a computer, and a command to switch power on / off and a power level is appropriately transmitted to the microwave power source 112 and the target object is transmitted from the antenna 106. Emit a microwave beam to.
In this way, precise temperature control of the substrate 52 is performed. The most preferred substrate temperature range for producing the preferred crystallized SP3 carbon is about 750 to about 750 as described above.
It is in the range of 800 ° F (about 400 to 430 ° C).

【0046】温度制御サブシステムの詳細を図4に示
す。図4において見られるように、マイクロ波伝達器1
14のエネルギービームは、制御器124において予め
セットされた電圧値と、基板保持具118の背後に設置
された温度センサーによる温度から変換された検知電圧
値との電圧差から温度前置増幅器および調整器122に
より発生した信号に応答して電力制御マイクロ波切替器
回路によるオン/オフの切替えが行なわれる結果として
真空反応室32(図2)内の基板116およびその保持
具118に放射される。負荷電力はスイッチ126、電
力供給源124およびマイクロ波動力切替器120を経
て個別に供給される。マイクロ波伝達器114のエネル
ギーはマイクロ波アンテナ115から基板116に対し
てビームとして放射される。
Details of the temperature control subsystem are shown in FIG. As seen in FIG. 4, the microwave transmitter 1
The energy beam of 14 is temperature pre-amplifier and adjustment based on the voltage difference between the voltage value preset in the controller 124 and the detected voltage value converted from the temperature by the temperature sensor installed behind the substrate holder 118. As a result of the on / off switching being performed by the power control microwave switching circuit in response to the signal generated by the container 122, the substrate 116 and its holder 118 in the vacuum reaction chamber 32 (FIG. 2) are radiated. The load power is individually supplied through the switch 126, the power supply source 124, and the microwave power switch 120. The energy of the microwave transmitter 114 is radiated as a beam from the microwave antenna 115 to the substrate 116.

【0047】本発明の場合において、補助プラズマアー
クガンはドーパントを注入するために使用されるが、そ
の際基板保持具を音波振動または超音波振動によって振
動させることによって、ダイヤモンド表面に対する平滑
な分散と均一な流入を得ることができる。図5にその詳
細を示すように機械的振動を行なわせるためにパワーオ
シレーターによって駆動するチタン酸バリウム塊または
類似のエネルギー変換物質を使用することができる。
In the case of the present invention, an auxiliary plasma arc gun is used to implant the dopants, by vibrating the substrate holder by sonic or ultrasonic vibrations to obtain a smooth dispersion on the diamond surface. A uniform inflow can be obtained. Barium titanate lumps or similar energy converting materials driven by power oscillators can be used to cause mechanical vibrations, as detailed in FIG.

【0048】図5に見られるように揺動は、超音波また
は機械的振動および電気的振動(ビームを加速するため
の偏向直流電圧に交流電圧を重畳させることによって得
られる)の両者によって行なうことができる。周波数可
変超音波オシレーター130はポテンショメーター13
2によってその周波数セットが行なわれる。交流電圧が
調整器134に送られるが、そこでは制御器136によ
って振動の振幅がセットされ、供給された超音波電力を
適用することによって基板揺動用エネルギー変換物14
0が膨張収縮を繰り返すことにより基板保持具118を
前後に駆動することによって振動が行なわれる。振動電
力用オン/オフスイッチ144がオンの状態の場合に振
動サブシステム電力供給装置142は全サブシステムに
電力エネルギーを供給する。該電力供給装置142から
の電力エネルギーはポテンショメーター制御器148に
よって偏向直流電圧がセットされた標的物偏向・電気振
動電圧源146に供給される。
Oscillation, as seen in FIG. 5, is carried out by both ultrasonic or mechanical vibrations and electrical vibrations (obtained by superimposing an AC voltage on the deflection DC voltage for accelerating the beam). You can The variable frequency ultrasonic oscillator 130 is a potentiometer 13.
2 sets the frequency. An alternating voltage is sent to the regulator 134, where the amplitude of the vibration is set by the controller 136, and the applied ultrasonic power is applied to the substrate swing energy converter 14.
By repeating the expansion and contraction of 0, the substrate holder 118 is driven back and forth to vibrate. When the oscillating power on / off switch 144 is in the on state, the oscillating subsystem power supply 142 supplies power energy to all subsystems. The power energy from the power supply device 142 is supplied to the target deflection / electro-oscillation voltage source 146 to which the deflection DC voltage is set by the potentiometer controller 148.

【0049】振動用交流電圧周波数はポテンショメータ
ー制御器150によりセットすることができ、また標的
物振動電圧の「振幅」はポテンショメーター152によ
ってセットすることができる。このような数値決定は超
音波振動においても同様にして行なうことができる。直
流偏向電圧と重畳交流振動電圧はイオンガン原料物質間
に適用され、イオンビームのスピードを交互に速めたり
遅くしたりすることによって基板上により均一で平滑な
物質の蒸着をはかるようにすることができる。
The oscillating AC voltage frequency can be set by potentiometer controller 150 and the "amplitude" of the target oscillating voltage can be set by potentiometer 152. Such a numerical determination can be similarly performed in ultrasonic vibration. The DC deflection voltage and the superposed AC oscillation voltage are applied between the ion gun raw materials, and the speed of the ion beam can be alternately increased or decreased to achieve more uniform and smooth deposition of the material on the substrate. .

【0050】上記の2つの揺動法は目的に応じて個別に
または独立的に基板保持具118に対して適用される。
以上パルスプラズマ技術による基板上へのダイヤモン
ド、ドープされたダイヤモンドまたはダイヤモンド様コ
ーティングの生成のための独特のプラズマアーク溶射シ
ステムについて述べた。
The above two swinging methods are applied to the substrate holder 118 individually or independently depending on the purpose.
Above, a unique plasma arc spray system for the production of diamond, doped diamond or diamond-like coatings on substrates by pulsed plasma technology has been described.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によるときは
基板上に所望のドーパントの所望量を精密にドープさせ
たダイヤモンドまたはダイヤモンド様の単結晶体フィル
ムを蒸着させたダイヤモンド半導体デバイスを工業生産
規模で容易に得ることができるのである。
Industrial Applicability As described above, according to the present invention, a diamond semiconductor device is industrially produced by vapor-depositing a diamond or a diamond-like single crystal film precisely doped with a desired amount of a desired dopant on a substrate. It can be easily obtained on a scale.

【0052】また本発明の方法によるときは使用基板が
温度に敏感な基板であっても基板の温度をそれほど上げ
ずに製造することができるのでその応用範囲は広い。こ
のようなダイヤモンドの薄いフィルムを品質低下を起こ
すことなく容易に被着できる基板材料は硫化亜鉛(Zn
S)、セレン化亜鉛(ZnSe)であり、これによって
得られた材料は優れたレーザー部品として使用される。
Further, according to the method of the present invention, even if the substrate to be used is a substrate sensitive to temperature, it can be manufactured without raising the temperature of the substrate so much, so that its application range is wide. A substrate material that can be easily deposited on such a thin film of diamond without deterioration of quality is zinc sulfide (ZnS).
S), zinc selenide (ZnSe), and the material obtained by this is used as an excellent laser component.

【0053】また、本発明によるシステムは結晶炭素の
pn接合ダイオード製品の製造に使用され、それ故10
00〜1500°F(540〜820℃)付近の高温に
耐えられる整流器を作成することができる。またさらに
本発明のシステムによるときはドレイン電圧の高圧操作
が可能で、信号電圧を過酷に負荷することなく高い利得
が得られ、且つシリコンデバイスによって得られるもの
よりも高温で操作できる優れた特徴を有する絶縁ゲート
電界効果型トランジスターを製造することも可能である
し、その他、発光ダイオードや半導体レーザー用のダイ
オードのようなダイヤモンド様集積回路チップの製造も
可能である。
The system according to the invention has also been used in the manufacture of crystalline carbon pn junction diode products, hence 10
Rectifiers can be created that can withstand high temperatures near 00 to 1500 ° F (540 to 820 ° C). In addition, the system of the present invention has an excellent feature that a high drain voltage can be operated, a high gain can be obtained without severely loading a signal voltage, and the device can be operated at a higher temperature than that obtained by a silicon device. It is possible to manufacture the insulated gate field effect transistor which it has, and also to manufacture diamond-like integrated circuit chips such as light emitting diodes and diodes for semiconductor lasers.

【0054】またさらに本発明によるときはきわめて透
光性の高い厚いダイヤモンドフィルムを得ることができ
るので、結晶格子を通過する光線上での電場の分極効果
に基づく光変換器のような新しいデバイスを得ることが
可能となるし、この特性を利用して新しい種類の高電力
装置、光電結合装置、変換装置、走査もしくは検出装置
等がダイヤモンド半導体によって得ることができるし、
その他ダイヤモンド様のフィルムの優れた特性を利用し
た各種の半導体デバイスを得ることができるなどその利
用価値は高い。
Furthermore, according to the present invention, a very highly transparent thick diamond film can be obtained, so that a new device such as an optical converter based on the polarization effect of an electric field on a ray passing through a crystal lattice can be obtained. It is possible to obtain, and by utilizing this characteristic, new kinds of high power devices, photoelectric coupling devices, conversion devices, scanning or detection devices, etc. can be obtained by diamond semiconductors,
In addition, it can be used for various semiconductor devices that make use of the excellent characteristics of diamond-like films, and its utility value is high.

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

【図1】典型的なNチャンネルエンハンスメント型絶縁
ゲート電界効果トランジスターの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a typical N-channel enhancement type insulated gate field effect transistor.

【図2】ダイヤモンド半導体デバイス製造物質の蒸着を
制御するシステムの概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a system for controlling the deposition of diamond semiconductor device manufacturing material.

【図3】ドナープラズマアークガンまたはアクセプター
プラズマアークガンに直接用いるパルス時間を変更する
ための回路の概略ブロック図である。
FIG. 3 is a schematic block diagram of a circuit for changing a pulse time directly used in a donor plasma arc gun or an acceptor plasma arc gun.

【図4】本発明の半導体蒸着システムにおける温度制御
システムの概略ブロック図である。
FIG. 4 is a schematic block diagram of a temperature control system in the semiconductor vapor deposition system of the present invention.

【図5】本発明の半導体蒸着システムにおける振動シス
テムの概略ブロック図である。
FIG. 5 is a schematic block diagram of a vibration system in the semiconductor vapor deposition system of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 炭素炭化物基板 14 N型埋込層 18、20、22 導体金属 24 電源端子 26 ドレイン端子 28 ゲート端子 32 真空反応室 34 主(カーボン)ビーム 36 主プラズマアークガン 38 純炭素電極 40 ドナー(プラズマアーク)ガン 42 アクセプター(プラズマアーク)ガン 44 ドナー物質 46 アクセプター物質 48 ドナービーム 50 アクセプタービーム 52 基板 54 基板保持具 56 計時オシレーター 58 ドナー制御電子装置 60 アクセプター制御電子装置 62 ドナーガン再点火装置 64 アクセプターガン再点火装置 66 ドナー電流調節器 68 アクセプター電流調節器 70 主スパーク発生装置 72 直流電源 74、76、78、80 アーク電極 82 電力変換器 84 アーク時間・点火頻度制御回路 86 補助アーク変換器 88、90、92 ポテンショメーター 94 点火電力供給装置 96 制御電子装置用電力供給装置 98 計時オシレーター 102 主電力供給装置 114 マイクロ波伝達器 116 基板 118 基板保持具 120 マイクロ波電力スイッチ 122 温度前置増幅・調整器 124、136 ポテンショメーター 128 マイクロ波電源 130 可変振幅数マイクロ波オシレーター 138 エネルギー変換物質駆動増幅器 140 基板振動用エネルギー変換物質 142 振動システム電力供給装置 146 標的物偏向・電気的振動用電源 148、150、152 ポテンショメーター 12 carbon carbide substrate 14 N type buried layer 18, 20, 22 conductor metal 24 power supply terminal 26 drain terminal 28 gate terminal 32 vacuum reaction chamber 34 main (carbon) beam 36 main plasma arc gun 38 pure carbon electrode 40 donor (plasma arc) ) Gun 42 Acceptor (Plasma Arc) Gun 44 Donor Material 46 Acceptor Material 48 Donor Beam 50 Acceptor Beam 52 Substrate 54 Substrate Holder 56 Timing Oscillator 58 Donor Control Electronic Device 60 Acceptor Control Electronic Device 62 Donor Gun Reignition Device 64 Acceptor Gun Re-ignition device 66 Donor current regulator 68 Acceptor current regulator 70 Main spark generator 72 DC power source 74, 76, 78, 80 Arc electrode 82 Power converter 84 Arc time / ignition frequency control circuit 86 Complement Auxiliary arc converter 88, 90, 92 Potentiometer 94 Ignition power supply device 96 Power supply device for control electronic device 98 Timing oscillator 102 Main power supply device 114 Microwave transmitter 116 Substrate 118 Substrate holder 120 Microwave power switch 122 Temperature before On-board amplifier / regulator 124, 136 Potentiometer 128 Microwave power supply 130 Variable amplitude microwave oscillator 138 Energy conversion material drive amplifier 140 Substrate vibration energy conversion material 142 Vibration system power supply device 146 Target deflection / electric vibration power supply 148 , 150, 152 potentiometer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/784 33/00 A 7514−4M H01S 3/18 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 29/784 33/00 A 7514-4M H01S 3/18

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空反応室、該真空反応室内に設置した
複数個のプラズマアークガン、該真空反応室内に基板を
保持する手段、該複数個のプラズマアークガンからアー
クビームで該基板保持具上の該基板を照射する手段、該
複数個のプラズマアークガンのそれぞれに制御された時
間のパルスを与えることによって与えられた時間の関数
として該基板上への物質の蒸着を精密に制御する手段と
を含むダイヤモンド半導体デバイスの製造装置。
1. A vacuum reaction chamber, a plurality of plasma arc guns installed in the vacuum reaction chamber, a means for holding a substrate in the vacuum reaction chamber, and an arc beam from the plurality of plasma arc guns on the substrate holder. Means for irradiating the substrate, and means for precisely controlling the deposition of a substance on the substrate as a function of time provided by applying a pulse of controlled time to each of the plurality of plasma arc guns. Diamond semiconductor device manufacturing apparatus including.
【請求項2】 請求項1の装置を使用してダイヤモンド
半導体デバイスを製造するに際し、少なくとも1個のプ
ラズマアークガンより炭素アークビームを発生させ、他
の少なくとも1個のプラズマアークガンよりドナーアー
クビームを発生させ、さらに他の少なくとも1個のプラ
ズマアークガンよりアクセプターアークビームを発生さ
せ、かつ各プラズマアークガンにおけるビームの発生を
個別にパルス制御することより基板上に所望のドープさ
れたダイヤモンドまたはダイヤモンド様コーティングを
蒸着させることを特徴とするダイヤモンド半導体デバイ
スの製造方法。
2. When manufacturing a diamond semiconductor device by using the apparatus of claim 1, a carbon arc beam is generated from at least one plasma arc gun, and a donor arc beam is generated from at least one other plasma arc gun. And at least one other plasma arc gun to generate an acceptor arc beam, and by individually pulsing the generation of the beam in each plasma arc gun, the desired doped diamond or A method for manufacturing a diamond semiconductor device, which comprises depositing a diamond-like coating.
JP19155192A 1992-06-25 1992-06-25 Semiconductor device manufacturing equipment Expired - Fee Related JP3177305B2 (en)

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KR101841532B1 (en) * 2017-11-15 2018-05-04 (주)대화 Fire-fighting engine pump for having Vibroisolating device

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