JPH0666273B2 - 薄膜単結晶ダイヤモンド基板 - Google Patents
薄膜単結晶ダイヤモンド基板Info
- Publication number
- JPH0666273B2 JPH0666273B2 JP62058382A JP5838287A JPH0666273B2 JP H0666273 B2 JPH0666273 B2 JP H0666273B2 JP 62058382 A JP62058382 A JP 62058382A JP 5838287 A JP5838287 A JP 5838287A JP H0666273 B2 JPH0666273 B2 JP H0666273B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- diamond
- substrate
- thin film
- crystal diamond
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイヤモンド半導体素子の製造に有用な単結
晶ダイヤモンドのエピタキシヤル成長層を有する基板に
関する。
晶ダイヤモンドのエピタキシヤル成長層を有する基板に
関する。
半導体素子を形成するための半導体材料は良好な単結晶
もしくは単結晶層であることが不可欠であり、特に現在
主流となっているプレナー型半導体素子においても基板
上への薄膜単結晶層の形成がその形成工程の第１歩とな
る。
もしくは単結晶層であることが不可欠であり、特に現在
主流となっているプレナー型半導体素子においても基板
上への薄膜単結晶層の形成がその形成工程の第１歩とな
る。
かかる半導体材料として従来からシリコン等が主に利用
されてきたが、ダイヤモンドも半導体材料として特異な
性質を具えるため耐熱半導体、高出力パワートランジス
タ等への用途への応用が検討されている。
されてきたが、ダイヤモンドも半導体材料として特異な
性質を具えるため耐熱半導体、高出力パワートランジス
タ等への用途への応用が検討されている。
然るに現在のところ、単結晶ダイヤモンドの工業的生産
は超高圧装置を用いて粒状のものが合成されるに留まつ
ており、この合成ダイヤモンド粒から作成した基板は面
積が数mm角程度の大きさが限度である。従つて、この単
結晶ダイヤモンド基板は、大電流用の素子を形成するた
めに大面積を要する場合や、ステツパーを用いて微細加
工を行なう集積回路の製造には利用できなかつた。
は超高圧装置を用いて粒状のものが合成されるに留まつ
ており、この合成ダイヤモンド粒から作成した基板は面
積が数mm角程度の大きさが限度である。従つて、この単
結晶ダイヤモンド基板は、大電流用の素子を形成するた
めに大面積を要する場合や、ステツパーを用いて微細加
工を行なう集積回路の製造には利用できなかつた。
又、上記の合成ダイヤモンド単結晶はそれ自体高価であ
るため大量に安価な半導体素子を生産するうえでも利用
範囲が限定されていた。
るため大量に安価な半導体素子を生産するうえでも利用
範囲が限定されていた。
一方、最近になつて、メタンと水素の混合ガスをマイク
ロ波プラズマや熱を利用して励起して反応させ、基板上
にダイヤモンド薄膜を析出させる気相合成（CVD）法が
確立され、ダイヤモンド単結晶基板上にエピタキシヤル
成長した単結晶ダイヤモンド層の形成が確認されている
（Fujimoitetal，Vacuum，Vol 36,99〜102，1986）。
ロ波プラズマや熱を利用して励起して反応させ、基板上
にダイヤモンド薄膜を析出させる気相合成（CVD）法が
確立され、ダイヤモンド単結晶基板上にエピタキシヤル
成長した単結晶ダイヤモンド層の形成が確認されている
（Fujimoitetal，Vacuum，Vol 36,99〜102，1986）。
しかし、このCVD法においてもシリコン基板やガリウム
砒素基板上には多結晶のダイヤモンド層しか形成でき
ず、単結晶ダイヤモンド層は上記の高圧法で合成した高
価で小面積の単結晶ダイヤモンド基板上にしか形成でき
なかつたので、安価且つ大面積の薄膜単結晶ダイヤモン
ド基板を提供するには至つていない。
砒素基板上には多結晶のダイヤモンド層しか形成でき
ず、単結晶ダイヤモンド層は上記の高圧法で合成した高
価で小面積の単結晶ダイヤモンド基板上にしか形成でき
なかつたので、安価且つ大面積の薄膜単結晶ダイヤモン
ド基板を提供するには至つていない。
本発明は上記の事情に鑑み、単結晶ガリウム砒素基板上
にダイヤモンドをエピタキシヤル成長させた、安価で小
面積の薄膜単結晶ダイヤモンド基板を提供することを目
的とする。
にダイヤモンドをエピタキシヤル成長させた、安価で小
面積の薄膜単結晶ダイヤモンド基板を提供することを目
的とする。
本発明の薄膜単結晶ダイヤモンド基板は、単結晶ガリウ
ム砒素基板上に形成した単結晶炭化ケイ素中間層と、こ
の単結晶炭化ケイ素中間層上にエピタキシヤル成長させ
た単結晶ダイヤモンド層とを有している。
ム砒素基板上に形成した単結晶炭化ケイ素中間層と、こ
の単結晶炭化ケイ素中間層上にエピタキシヤル成長させ
た単結晶ダイヤモンド層とを有している。
使用する単結晶ガリウム砒素基板はLEC法等の通常の方
法により製造したインゴツトから切り出した基板（ウエ
ハー）でよい。又、単結晶炭化ケイ素中間層及び単結晶
ダイヤモンド層は夫々公知のCVD法、イオンビーム蒸着
法等により形成することができる。
法により製造したインゴツトから切り出した基板（ウエ
ハー）でよい。又、単結晶炭化ケイ素中間層及び単結晶
ダイヤモンド層は夫々公知のCVD法、イオンビーム蒸着
法等により形成することができる。
ダイヤモンドの格子定数は3.5667Å及びガリウム砒素の
格子定数は5.6419Åであり、結晶構造が大きく異なるの
でガリウム砒素基板上に直接ダイヤモンドをエピタキシ
ヤル成長させることは困難である。そこで、本発明者等
はガリウム砒素基上に中間層として格子定数が4.3596Å
の単結晶炭化ケイ素を介在させることにより、その上に
単結晶ダイヤモンドをエピタキシヤル成長させることに
成功し、本発明に至つたものである。
格子定数は5.6419Åであり、結晶構造が大きく異なるの
でガリウム砒素基板上に直接ダイヤモンドをエピタキシ
ヤル成長させることは困難である。そこで、本発明者等
はガリウム砒素基上に中間層として格子定数が4.3596Å
の単結晶炭化ケイ素を介在させることにより、その上に
単結晶ダイヤモンドをエピタキシヤル成長させることに
成功し、本発明に至つたものである。
実施例１ 直径２インチの単結晶GaAs基板上に、基板温度1300℃及
び真空度2torrでのSiH４とCH４のプラズマCVD法によ
り、膜厚2000Åの単結晶sic中間層を形成した 次に、この単結晶sic中間層上に、マイクロ波プラズマC
VD法により、基板温度900℃及び真空度30torrで0.5％CH
４を含むＨ２を分解してダイヤモンド層を膜厚3000Åに
形成した。
び真空度2torrでのSiH４とCH４のプラズマCVD法によ
り、膜厚2000Åの単結晶sic中間層を形成した 次に、この単結晶sic中間層上に、マイクロ波プラズマC
VD法により、基板温度900℃及び真空度30torrで0.5％CH
４を含むＨ２を分解してダイヤモンド層を膜厚3000Åに
形成した。
得られたダイヤモンド層を反射電子線回折により結晶状
態を観察したところ、スポツト状の回折点が認められ、
単結晶であることが判つた。
態を観察したところ、スポツト状の回折点が認められ、
単結晶であることが判つた。
実施例２ 実施例１と同様にGaAs基板上に単結晶sic中間層を形成
した。次に、この単結晶sic中間層上に、基板温度850℃
及び真空度30torrで、タングステンフイラメントを2100
℃に加熱して0.5％CH４を含むＨ２を励起して分解するC
VD法により、ダイヤモンド層を膜厚500Åに形成し、続
いて0.5％CH４と0.0002％Ｂ２Ｈ６を含むＨ２を同様に
励起し、分解してＢドーピングしたダイヤモンド層を膜
厚1000Åに形成した。
した。次に、この単結晶sic中間層上に、基板温度850℃
及び真空度30torrで、タングステンフイラメントを2100
℃に加熱して0.5％CH４を含むＨ２を励起して分解するC
VD法により、ダイヤモンド層を膜厚500Åに形成し、続
いて0.5％CH４と0.0002％Ｂ２Ｈ６を含むＨ２を同様に
励起し、分解してＢドーピングしたダイヤモンド層を膜
厚1000Åに形成した。
得られた最上層のダイヤモンド層を反射電子線回折によ
り結晶状態を観察したところ、スポツト状の回折点が認
められ、単結晶であることが判つた。又、最上層の単結
晶ダイヤモンド層は、比抵抗が９×10−１Ω・cmでホー
ル効果の測定によりＰ型半導体であつて、キヤリヤ密度
1.5×1016／cm3及びホール移動度430cm2／Ｖ・secであ
ることが確認された。
り結晶状態を観察したところ、スポツト状の回折点が認
められ、単結晶であることが判つた。又、最上層の単結
晶ダイヤモンド層は、比抵抗が９×10−１Ω・cmでホー
ル効果の測定によりＰ型半導体であつて、キヤリヤ密度
1.5×1016／cm3及びホール移動度430cm2／Ｖ・secであ
ることが確認された。
比較例 実施例１と同じ単結晶GaAs基板上に、単結晶sic中間層
を形成することなく、実施例１と同様のマイクロ波プラ
ズマCVD法によりダイヤモンド層を形成したが、結晶が
ばらばらに堆積するだけで薄膜が形成できなかつた。
を形成することなく、実施例１と同様のマイクロ波プラ
ズマCVD法によりダイヤモンド層を形成したが、結晶が
ばらばらに堆積するだけで薄膜が形成できなかつた。
又、同じ基板にダイヤモンド粉末（＃3000）で傷をつけ
てから、同様にダイヤモンド層を形成したところ、三角
形の結晶面が凹凸に存在する膜が得られ、この膜を反射
電子線回折により調べたところ多結晶であることが確認
された。
てから、同様にダイヤモンド層を形成したところ、三角
形の結晶面が凹凸に存在する膜が得られ、この膜を反射
電子線回折により調べたところ多結晶であることが確認
された。
本発明によれば、ガリウム砒素基板上にダイヤモンドを
エピタキシヤル成長させた、安価で大面積の薄膜単結晶
ダイヤモンド基板を提供することができる。
エピタキシヤル成長させた、安価で大面積の薄膜単結晶
ダイヤモンド基板を提供することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】単結晶ガリウム砒素基板上に形成した単結
晶炭化ケイ素中間層と、この単結晶炭化ケイ素中間層上
にエピタキシヤル成長させた単結晶ダイヤモンド層とを
有する薄膜単結晶ダイヤモンド基板。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62058382A JPH0666273B2 (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | 薄膜単結晶ダイヤモンド基板 |
| US07/165,711 US4863529A (en) | 1987-03-12 | 1988-03-08 | Thin film single crystal diamond substrate |
| DE8888103795T DE3862326D1 (de) | 1987-03-12 | 1988-03-10 | Duennschicht-einkristall-diamantsubstrat. |
| EP88103795A EP0282054B1 (en) | 1987-03-12 | 1988-03-10 | Thin film single crystal diamond substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62058382A JPH0666273B2 (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | 薄膜単結晶ダイヤモンド基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63224226A JPS63224226A (ja) | 1988-09-19 |
| JPH0666273B2 true JPH0666273B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=13082779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62058382A Expired - Fee Related JPH0666273B2 (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | 薄膜単結晶ダイヤモンド基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666273B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5260106A (en) * | 1990-08-03 | 1993-11-09 | Fujitsu Limited | Method for forming diamond films by plasma jet CVD |
| US5492770A (en) * | 1990-08-03 | 1996-02-20 | Fujitsu Limited | Method and apparatus for vapor deposition of diamond film |
| DE10043511A1 (de) | 2000-09-01 | 2002-04-04 | Fraunhofer Ges Forschung | Kompositstruktur für elektronische Mikrosysteme sowie Verfahren zur Herstellung der Kompositstruktur |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62223095A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-10-01 | Asahi Chem Ind Co Ltd | ダイヤモンド半導体の製造法 |
-
1987
- 1987-03-12 JP JP62058382A patent/JPH0666273B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63224226A (ja) | 1988-09-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |