JPH09263488A

JPH09263488A - ダイヤモンド膜の製造方法

Info

Publication number: JPH09263488A
Application number: JP7273296A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Deguchi; 正洋出口; Akio Hiraki; 昭夫平木; Toshimichi Ito; 利道伊藤; Akimitsu Hatta; 章光八田; Hiroshi Makita; 寛牧田; Makoto Kitahata; 真北畠
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイヤモンド合成時の核発生を簡便な手法で
再現性良くかつ効率的に行なうと共に、所望の領域にの
み良質なダイヤモンド膜を形成する方法を提供する。【解決手段】基板素材上の一部の領域に平均粒径が
０．１μｍ以下の粒子を分散させた溶液を塗布する。基
板素材上にダイヤモンド膜を成長させる。これにより、
成長するダイヤモンド膜の均一性や再現性が格段向上す
ると共に、ダイヤモンド膜成長と同時に、所望のダイヤ
モンド膜パターンを得ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンド膜の
製造方法に関するもので、特に、電子工業における半導
体や絶縁体層として用いられるダイヤモンド膜の選択成
長方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年化学気相合成法（ＣＶＤ法）などの
方法によって形成されるダイヤモンド膜は、これまでに
ない特性を有する半導体、絶縁体層材料として工業的に
も注目されている。なぜならダイヤモンドは、ワイドバ
ンドギャップ材料（禁制帯幅：約５．５ｅＶ）であり、
その特性はドーピングによって半導体化が可能、高硬
度、耐磨耗性、高熱伝導率、化学的に不活性であるなど
様々な分野の電子素子材料として非常に適しているから
である。加えてダイヤモンドは、一般に炭素系ガス種と
水素ガスを原料ガスとした気相合成法で形成することが
可能であり、製造的な面でも優位性を持っている。

【０００３】しかしながら実際に良質なダイヤモンド膜
を形成する際には、形成初期過程における成長核の制御
が重要である。なぜなら一般的にシリコンなどの基板素
材上に何等処理することなくダイヤモンド膜を形成した
場合、成長核の発生が少なく膜状にすることは困難だか
らである。それ故に従来技術としては、通常基板素材の
前処理として、ダイヤモンド砥粒（粒径：数μｍ〜数十
μｍ）を混入させた溶液中に基板素材を設置し、超音波
を印加して基板素材の表面を傷付ける”傷付け処理”を
行なっている。

【０００４】また得られたダイヤモンド膜を工業的に利
用するための技術の１つには、ダイヤモンド膜のパター
ニングがある。所望の形状を有するダイヤモンド膜のパ
ターニング方法としては、所望の領域にのみダイヤモン
ド膜を成長させる選択成長法や膜形成後不要部分の除去
を行なうエッチングなどがある。従来技術として前者
は、基板素材上に上記の傷付け処理を行なう部分と行な
わない部分とを形成して、所望の領域にのみ膜を成長さ
せる手法が行なわれている。また後者としては、ダイヤ
モンド膜上にパターン化したマスク材を配置して、不要
なダイヤモンド層のみを酸素ガスなどを用いたドライエ
ッチングで除去する手法などが行なわれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにダイヤモ
ンドの核発生を促すための基板素材の前処理をしては、
従来傷付け処理がなされているが、大きな面積を持つ基
板素材に対して、処理の面内均一性が不十分であるとい
う問題点があった。また処理バッチ毎に得られる傷付け
効果の再現性の点においても課題があった。その結果、
傷付け処理部と未処理部で所望の領域にのみダイヤモン
ド膜を成長させる選択成長も、同様に再現性などの点で
課題があった。

【０００６】またマスク材を形成して行なうダイヤモン
ド膜のエッチングは、マスク材を形成する工程や除去す
る工程が付与されると共に、ダイヤモンドが比較的エッ
チングされにくいことやマスク材を積層することによっ
てダイヤモンド膜表面の構造が変化してしまう可能性な
どがあるなどの課題があった。

【０００７】従って本発明は、従来技術における前記課
題を解決するため、基板素材の一部分にのみ平均粒径が
０．１μｍ以下の粒子を分散させた溶液を塗布し、さら
に前記基板素材上にダイヤモンド膜を成長させることに
より、ダイヤモンド合成時の核発生を簡便な手法で再現
性良くかつ効率的に行なうと共に、所望の領域にのみ良
質なダイヤモンド膜を形成する選択成長の方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るダイヤモンド膜の選択成長方法は、基
板素材上にダイヤモンド膜を選択的に形成する方法であ
って、基板素材上の一部の領域に平均粒径が０．１μｍ
以下の粒子を分散させた溶液を塗布する工程と、前記基
板素材上にダイヤモンド膜を成長させる工程とを含むこ
とを特徴とするダイヤモンド膜の選択成長方法である。

【０００９】また前記目的を達成するため、本発明に係
るダイヤモンド膜の選択成長方法は、基板素材上にダイ
ヤモンド膜を選択的に形成する方法であって、一部の領
域に犠牲層を積層した基板素材上に平均粒径が０．１μ
ｍ以下の粒子を分散させた溶液を塗布する工程と、前記
犠牲層を除去する工程と、前記基板素材上にダイヤモン
ド膜を成長させる工程とを含むことを特徴とするダイヤ
モンド膜の選択成長方法である。

【００１０】また前記目的を達成するため、本発明に係
るダイヤモンド膜の選択成長方法は、基板素材上にダイ
ヤモンド膜を選択的に形成する方法であって、基板素材
上に平均粒径が０．１μｍ以下の粒子を分散させた溶液
を塗布する工程と、前記溶液が塗布された領域の一部を
除去する工程と、前記基板素材上にダイヤモンド膜を成
長させる工程とを含むことを特徴とするダイヤモンド膜
の選択成長方法である。

【００１１】また本発明は、前記選択成長方法におい
て、塗布する溶液中に分散させた粒子がダイヤモンドか
らなることが好ましい。

【００１２】また本発明は、前記選択成長方法におい
て、塗布する溶液中に分散させた粒子の量が溶液１リッ
トル当たり０．０１ｇ以上、１００ｇ以下であることが
好ましい。さらに好ましくは、粒子の量が溶液１リット
ル当たり０．１ｇ以上、２０ｇ以下である。

【００１３】また本発明は、前記選択成長方法におい
て、塗布する溶液中に分散させた粒子の数が溶液１リッ
トル当たり１×10¹⁶個以上、１×10²⁰個以下であること
が好ましい。さらに好ましくは、粒子の数が溶液１リッ
トル当たり１×10¹⁷個以上、１×10¹⁹個以下である。

【００１４】また本発明は、前記選択成長方法におい
て、塗布する溶液が水あるいはアルコールであることが
好ましい。

【００１５】また本発明は、前記選択成長方法におい
て、溶液の塗布方法が回転した基板素材に前記溶液を滴
下することが好ましい。

【００１６】また本発明は、前記選択成長方法におい
て、基板素材上に塗布された粒子の塗布密度が１平方セ
ンチメートル当たり１×10⁸個以上であることが好まし
い。さらに好ましくは、塗布密度が１平方センチメート
ル当たり１×10⁹個以上である。

【００１７】また本発明は、前記選択成長方法におい
て、用いる基板素材がシリコンであることが好ましい。

【００１８】また本発明は、前記選択成長方法におい
て、基板素材上に積層した犠牲層がフォトレジスト材で
あることが好ましい。

【００１９】また本発明は、前記選択成長方法におい
て、ダイヤモンド膜が気相合成法によって形成されるこ
とが好ましい。

【００２０】本発明方法の構成によれば、基板素材上に
ダイヤモンド膜を選択的に形成する方法であって、基板
素材上の一部の領域に平均粒径が０．１μｍ以下の粒子
を分散させた溶液を塗布する工程と、前記基板素材上に
ダイヤモンド膜を成長させる工程とを含むことを特徴と
するため、以下のような作用を奏することができる。

【００２１】基板素材上に塗布された平均粒径が０．１
μｍ以下の粒子は、ダイヤモンド膜形成初期過程におい
て成長核のサイトとなる。それ故に、塗布する粒子の数
や塗布位置を人為的に制御してやることにより、ダイヤ
モンド膜形成時の成長核の制御が可能になる。その際、
塗布される粒子の数や位置の制御は、従来の傷付け処理
と比較して簡便であり、その結果成長膜の均一性や再現
性が格段向上すると共に、ダイヤモンド膜成長と同時
に、所望のダイヤモンド膜パターンを得ることが可能と
なる。用いる粒子の平均粒径としては、上記の通り０．
１μｍ以下とすることで十分効果は得られるが、できる
だけ小さい方が良く、望ましくは平均粒径が０．０５μ
ｍ以下である。

【００２２】また前記本発明方法の構成によれば、基板
素材上にダイヤモンド膜を選択的に形成する方法であっ
て、一部の領域に犠牲層を積層した基板素材上に平均粒
径が０．１μｍ以下の粒子を分散させた溶液を塗布する
工程と、前記犠牲層を除去する工程と、前記基板素材上
にダイヤモンド膜を成長させる工程とを含むことを特徴
とするため、以下のような作用を奏することができる。

【００２３】すなわち、上記のように基板素材上に平均
粒径が０．１μｍ以下の粒子を塗布することで容易にダ
イヤモンド膜の成長が可能となるが、塗布領域を分離す
る方法として犠牲層を用いることにより、ダイヤモンド
膜の成長領域の分離が容易になると共に、微細なパター
ン形成が容易となる。

【００２４】また前記本発明方法の構成によれば、基板
素材上にダイヤモンド膜を選択的に形成する方法であっ
て、基板素材上に平均粒径が０．１μｍ以下の粒子を分
散させた溶液を塗布する工程と、前記溶液が塗布された
領域の一部を除去する工程と、前記基板素材上にダイヤ
モンド膜を成長させる工程とを含むことを特徴とするた
め、上記構成と同様にダイヤモンド膜の成長領域の分離
が容易になると共に、微細なパターン形成が容易とな
る。

【００２５】また本発明方法の構成において、塗布する
溶液中に分散させた粒子がダイヤモンドからなるという
好ましい例によれば、成長核となる粒子がダイヤモンド
粒子であるため、良質なダイヤモンド膜を得ることが可
能となる。

【００２６】また本発明方法の構成において、塗布する
溶液中に分散させた粒子の量が溶液１リットル当たり
０．０１ｇ以上、１００ｇ以下、さらに望ましくは溶液
１リットル当たり０．１ｇ以上、２０ｇ以下であるとい
う好ましい例によれば、塗布粒子を核として成長するダ
イヤモンドが短時間で膜状となるのに充分な量の粒子数
を、容易に基板素材上に塗布することが可能となる。そ
の際の最適な粒子量としては、用いる粒子の粒径にも依
存し、粒径が０．０１μｍ場合概ね１ｇ程度、粒径が
０．０４μｍの場合、概ね１６ｇ程度である。

【００２７】また本発明方法の構成において、塗布する
溶液中に分散させた粒子の数が溶液１リットル当たり１
×10¹⁶個以上、１×10²⁰個以下、さらに望ましくは溶液
１リットル当たり１×10¹⁷個以上、１×10¹⁹個以下であ
るという好ましい例によれば、上記構成と同様に、塗布
粒子を核として成長するダイヤモンドが短時間で膜状と
なるに充分な量の粒子数を容易に基板素材上に塗布する
ことが可能となる。

【００２８】また本発明方法の構成において、塗布する
溶液が水あるいはアルコールであるという好ましい例に
よれば、溶液の扱いが容易であると共に、粒子の分散溶
媒として最適である。

【００２９】また本発明方法の構成において、溶液の塗
布方法が回転した基板素材に前記溶液を滴下するという
好ましい例によれば、大きな面積の基板素材に対しても
均一にかつ再現性良く溶液を塗布することが可能とな
る。

【００３０】また本発明方法の構成において、基板素材
上に塗布された粒子の塗布密度が１平方センチメートル
当たり１×10⁸個以上、さらに望ましくは１センチメー
トル当たり１×10⁹個以上であるという好ましい例によ
れば、成長初期において大きなダイヤモンドの核発生密
度を得ることができるため、短時間で膜状のダイヤモン
ドを得ることができる。

【００３１】また本発明方法の構成において、用いる基
板素材がシリコンであるという好ましい例によれば、プ
ロセス構成が容易になると共に、シリコンを用いた素子
とダイヤモンド層との融合化が可能となる。

【００３２】また本発明方法の構成において、基板素材
上に積層した犠牲層がフォトレジスト材であるという好
ましい例によれば、通常用いられているフォトリソグラ
フィ工程を用いてパターニングができると共に、簡便な
プロセス構成となる。

【００３３】また本発明構成において、ダイヤモンド膜
が気相合成法によって形成されるという好ましい例によ
れば、容易に良質なダイヤモンド膜を形成することがで
きる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、実施例を用いて本発明をさ
らに具体的に説明する。

【００３５】＜第１の実施の形態＞図１は本発明方法に
係る選択成長方法の一実施例の概略図である。

【００３６】まず基板素材を準備する。（図１（ａ））
この基材素材として用いる材料は特に限定されるもので
はないが、シリコンが良く用いられる。本実施例におい
ても２インチのシリコン基板１を用いた。

【００３７】続いてこのシリコン基板１を通常の洗浄工
程で清浄化した後、シリコン基板１上の一部の領域に平
均粒径が０．０１μｍのダイヤモンド粒子２を分散させ
た溶液を塗布した。（図１（ｂ））本実施例では１リッ
トルの純水に２ｇのダイヤモンド粒子２を分散し、さら
に２リットルのエタノールを加えた溶液を用いた。すな
わち、粒子量として溶液１リットル当たり約０．６７
ｇ、粒子数として溶液１リットル当たり約４×10¹⁷個の
ダイヤモンド粒子２が含まれた溶液を用いた。溶液の塗
布は、シリコン基板１上に溶液を直接滴下することによ
って行なった。塗布後、シリコン基板１は赤外線ランプ
光の照射によって乾燥された。

【００３８】さらにダイヤモンド粒子２が塗布されたシ
リコン基板１上に気相合成法によってダイヤモンド膜３
を形成した。（図１（ｃ））ダイヤモンド膜の合成方法
としては特に限定はされないが、気相合成法が容易であ
ることから良く用いられる。気相合成方法は、一般的に
は原料ガスにメタン、エタン、エチレン、アセチレン等
の炭化水素ガス、アルコール、アセトン等の有機化合物
及び一酸化炭素などの炭素源を水素で希釈したものを用
い、その原料ガスを分解することによって行なわれるも
のである。その際、さらに原料ガスに適宜酸素や水等を
添加することもできる。適用可能な気相合成法に関して
も特に限定はされないが、本実施例においてはマイクロ
波プラズマＣＶＤ法によってダイヤモンド膜の形成を行
なった。マイクロ波プラズマＣＶＤ法は原料ガスにマイ
クロ波を印加することによってプラズマ化し、ダイヤモ
ンドの形成を行なう方法である。具体的な条件として
は、原料ガスに水素で１〜１０ｖｏｌ％程度に希釈され
た一酸化炭素ガスを用いた。反応温度及び圧力はそれぞ
れ８００〜９００℃及び２５〜４０Ｔｏｒｒである。

【００３９】以上のような方法でシリコン基板上にダイ
ヤモンド膜を形成した結果、溶液を塗布した部分にのみ
ダイヤモンド膜が成長していることが確認された。また
成長したダイヤモンドが膜状となる製膜時間も、従来の
傷付け処理でダイヤモンドを形成した場合と比較して、
半分程度に短縮されることがわかった。このことはダイ
ヤモンドの核発生密度が非常に大きいことに起因するも
のと考えられる。そこで本実施例におけるダイヤモンド
の成長初期における核発生密度を調べた結果、１平方セ
ンチメートル当たり約１×10¹¹個と従来の基板前処理方
法よりも１桁程度大きいことが確認された。すなわち、
従来よりも効率的に良質なダイヤモンド膜が選択成長で
きることが確認された。

【００４０】また他の形成条件でダイヤモンド膜を成長
した場合や塗布するダイヤモンド粒子の粒径や量を変え
て溶液を調合した場合、さらには粒子をシリコンカーバ
イドに変えた場合などにおいても、同様の結果が得られ
た。

【００４１】＜第２の実施の形態＞図２は本発明方法に
係る選択成長法の他の一実施例の概略図である。

【００４２】まず基板素材を準備する。（図２（ａ））
本構成においても基板素材材料は特に限定されないが、
本実施例では２インチのシリコン基板４を用いた。

【００４３】次にこのシリコン基板４を通常の洗浄工程
で清浄化した後、厚さ約２μｍのフォトレジスト材５を
塗布した。（図２（ｂ））塗布方法については限定され
るものではないが、本実施例では回転させたシリコン基
板４にフォトレジスト材５を滴下して、コートとする方
法、いわゆるスピンコートを用いた。

【００４４】続いて、通常のフォトリソグラフィの手法
を用いて塗布されたフォトレジスト材５のパターニング
を行なった。（図２（ｃ））本実施例においては直径５
μｍの丸いドットを２０μｍ間隔で１００×１００個、
すなわち１００００個からなるドットの窓を塗布された
フォトレジスト材５に形成したが、任意の形状パターン
にすることができる。

【００４５】そしてパターニングされたフォトレジスト
材５が積層されたシリコン基板４上に、平均粒径が０．
０１μｍのダイヤモンド粒子６を分散させた溶液を塗布
した。（図２（ｄ））用いた溶液は、第１の実施例と同
様である。溶液の塗布は、フォトレジスト材５を塗布し
たのと同様のスピンコートの手法を用いた。塗布後、シ
リコン基板４は赤外線ランプ光の照射によって乾燥され
た。

【００４６】その後、ダイヤモンド粒子６が塗布された
シリコン基板４をレジスト除去用の溶剤に１０分以上浸
透し、フォトレジスト材５を除去した。（図２（ｅ））
レジスト除去用の溶剤としては、用いるフォトレジスト
の材質等に依存するが、一般的にアセトンなどの有機溶
剤を用いることができる。

【００４７】さらにフォトレジスト材５が除去されたシ
リコン基板４上にマイクロ波プラズマＣＶＤ法によって
ダイヤモンド膜７を形成した。（図６（ｆ））ダイヤモ
ンド膜の合成条件は、第１の実施例と同じである。

【００４８】以上のような方法でシリコン基板上にダイ
ヤモンド膜を形成した結果、溶液を塗布した部分すなわ
ち直径が５μｍのドット領域にのみダイヤモンド膜が成
長していることが確認された。またフォトレジスト材を
除去する際にレジスト除去用の溶剤に浸透しているにも
関わらず、形成されたダイヤモンド膜のパターン形状は
フォトレジスト除去前にダイヤモンド粒子が塗布されて
いた領域のパターンと同一であり、またダイヤモンドの
成長速度も第１の実施例と同様であった。このことは、
一端ダイヤモンド粒子が基板素材上に塗布されると、フ
ァンデルワールス力などの力で安定に基板素材上に付着
していることを示している。

【００４９】本実施例においては、粒子の塗布領域を分
別するマスク材としてフォトレジストを用いたが、他材
料でも良く例えばアモルファスシリコン膜を基板素材に
堆積した後パターニングして、マスク材とした場合も同
様の結果が得られた。

【００５０】また他の形成条件でダイヤモンド膜を成長
した場合や塗布するダイヤモンド粒子の粒径や量を変え
て溶液を調合した場合、さらには粒子をシリコンカーバ
イドに変えた場合などにおいても、同様の結果が得られ
た。

【００５１】＜第３の実施の形態＞通常は上記の実施例
で示した様に、粒子塗布の有無のみでも充分選択成長さ
れるが、より選択成長性を高める目的で表層に二酸化シ
リコン層を有するシリコンを基板として用いてダイヤモ
ンド膜の選択成長を行なった。なぜなら、一般的にダイ
ヤモンドの気相合成ではシリコン上に比べて二酸化シリ
コン上にはダイヤモンドはほとんど成長しないからであ
る。図３に本発明方法に係る選択成長方法の他の一実施
例の概略図を示す。

【００５２】まずシリコン基板８を準備する。（図３
（ａ））本実施例においても２インチのシリコン基板を
用いた。

【００５３】続いてこのシリコン基板８を通常の洗浄工
程で清浄化した後、シリコン基板８を石英製の円筒容器
に設置し、ウェットな酸素雰囲気中で加熱する熱酸化を
行なった。熱酸化条件は１０００℃、２時間である。そ
の結果、シリコン基板８の表層約１μｍの領域に二酸化
シリコン層９が形成された（図３（ｂ））。

【００５４】次に厚さ約２μｍのフォトレジスト材１０
をスピンコートで塗布した後、通常のフォトリソグラフ
ィの工程でフォトレジスト材１０に所望のパターンを形
成した。（図３（ｃ））形成パターンは、第２の実施例
と同様である。

【００５５】さらに、そのフォトレジスト材１０をマス
クとして、シリコン基板表層の二酸化シリコン層９をエ
ッチング除去した。（図３（ｄ））二酸化シリコン層９
のエッチングは、フッ硝酸系のエッチング液を用いたウ
ェットエッチングにより行なった。その結果、第２の実
施例と同様、二酸化シリコン層９が除去された部分に直
径が５μｍの丸いドットの窓が形成された。

【００５６】そしてパターニングされたフォトレジスト
材１０及び二酸化シリコン層９が積層されたシリコン基
板８上に、平均粒径が０．０１μｍのダイヤモンド粒子
１１を分散させた溶液を塗布した。（図３（ｅ））用い
た溶液は、第１の実施例と同様である。溶液の塗布は、
フォトレジスト材を塗布したのと同様のスピンコートの
手法を用いた。塗布後、シリコン基板８は赤外線ランプ
光の照射によって乾燥された。

【００５７】その後、ダイヤモンド粒子１１が塗布され
たシリコン基板８をレジスト除去用の溶剤に１０分以上
浸透し、フォトレジスト材１０を除去した。（図３
（ｆ））さらにフォトレジスト材１０が除去されたシリ
コン基板８上にマイクロ波プラズマＣＶＤ法によってダ
イヤモンド膜１２を形成した。（図２（ｇ））ダイヤモ
ンド膜の合成条件は、第１の実施例と同じである。

【００５８】以上のような方法でシリコン基板上にダイ
ヤモンド膜を形成した結果、溶液を塗布した部分すなわ
ち直径が５μｍのドット領域にのみダイヤモンド膜が成
長していることが確認された。そして第２の実施例と比
較した結果、その選択成長性の向上が確認された。

【００５９】本実施例においては、ダイヤモンドが成長
しない領域の材質として二酸化シリコン層を用いたが、
他材料でも良く例えば窒化シリコン層でも同様の結果が
得られた。

【００６０】また他の形成条件でダイヤモンド膜を成長
した場合や塗布するダイヤモンド粒子の粒径や量を変え
て溶液を調合した場合、さらには粒子をシリコンカーバ
イドに変えた場合などにおいても、同様の結果が得られ
た。

【００６１】＜第４の実施の形態＞図４は本発明方法に
係る選択成長方法の他の一実施例の概略図である。

【００６２】まず基板素材を準備する。（図４（ａ））
本構成においても基板素材材料は特に限定はされない
が、ほん実施例では２インチのシリコン基板１３を用い
た。

【００６３】次にシリコン基板１３を通常の洗浄工程で
清浄化した後、シリコン基板１３上に平均粒径が０．０
１μｍのダイヤモンド粒子１４を分散させた溶液を塗布
した。（図４（ｂ））用いた溶液は、第１の実施例と同
様である。溶液の塗布は、第２の実施例と同様のスピン
コートの手法を用いた。塗布後、シリコン基板１３は赤
外線ランプ光の照射によって乾燥された。

【００６４】続いて厚さ約２μｍのフォトレジスト材１
５をスピンコートで塗布した（図４（ｃ））。

【００６５】そして、通常のフォトリソグラフィの手法
で塗布されたフォトレジスト材１５のパターニングを行
なった。（図４（ｄ））本実施例においては直径５μｍ
の丸いドットを２０μｍ間隔で１００×１００個、すな
わち１００００個からなるドットを塗布されたフォトレ
ジスト材１０で形成して、他の部分は除去した。

【００６６】さらにパターニングされたフォトレジスト
材１５をマスクとして、シリコン基板１３の一部分をエ
ッチングした。（図４（ｅ））エッチングする方法につ
いては、特に限定はされないが、本実施例では酸素を混
合したフロンガスを用いた反応性イオンエッチング（Ｒ
ＩＥ）により未マスク領域のシリコン基板を約２μｍだ
けエッチング除去した。

【００６７】その後、フォトレジスト材１５をレジスト
除去用の溶剤で除去した（図４（ｆ））。

【００６８】さらにフォトレジスト材１５が除去された
シリコン基板上１３にマイクロ波プラズマＣＶＤ法によ
ってダイヤモンド膜１６を形成した。（図４（ｇ））ダ
イヤモンド膜の合成条件は、第１の実施例と同じであ
る。

【００６９】以上のような方法でシリコン基板上にダイ
ヤモンド膜を形成した結果、溶液を塗布した部分すなわ
ち直径が５μｍのドット領域にのみダイヤモンド膜が成
長していることが確認された。またフォトレジスト材を
除去する際にレジスト除去用の溶剤に浸透しているにも
関わらず、形成されたダイヤモンド膜のパターン形状は
フォトレジスト除去前にダイヤモンド粒子が塗布されて
いた領域のパターンと同一であり、またダイヤモンドの
成長速度も第１の実施例と同様であることが確認され
た。

【００７０】本実施例においては、粒子の塗布領域を分
別するために行なった基板素材のエッチングとして反応
性イオンエッチングを用いたが、他の手法でも良く例え
ばフッ硝酸系の溶液を用いたウェットエッチングでも同
様の結果が得られた。

【００７１】また他の形成条件でダイヤモンド膜を成長
した場合や塗布するダイヤモンド粒子の粒径や量を変え
て溶液を調合した場合、さらには粒子をシリコンカーバ
イドに変えた場合などにおいても、同様の結果が得られ
た。

【００７２】＜比較例＞上記に記載した実施例との比較
のために、溶液中に０．１μｍよりも大きなダイヤモン
ド粒子を混合して同様の実験を行なった。その結果、ダ
イヤモンド成長の初期過程における核発生密度は、上記
実施例と比較して１桁以上低く、その結果膜状となるの
に２倍以上の製膜時間が必要であった。また基板表面内
の膜厚分布にムラがあり、均一性に乏しかった。さらに
は粒子塗布部と未塗布部との選択成長性も著しく低下す
ることが確認された。

【００７３】

【発明の効果】以上のように、本発明方法に係る選択成
長方法の構成によれば、基板素材上にダイヤモンド膜を
選択的に形成する方法であって、基板素材上の一部の領
域に平均粒径が０．１μｍ以下の粒子を分散させた溶液
を塗布する工程と、前記基板素材上にダイヤモンド膜を
成長させる工程とを含むことを特徴とするため、成長す
るダイヤモンド膜の均一性や再現性が格段向上すると共
に、ダイヤモンド膜成長と同時に、所望のダイヤモンド
膜パターンを得ることが可能となる。

【００７４】また本発明方法に係る選択成長方法の構成
によれば、基板素材上にダイヤモンド膜を選択的に形成
する方法であって、一部の領域に犠牲層を積層した基板
素材上に平均粒径が０．１μｍ以下の粒子を分散させた
溶液を塗布する工程と、前記犠牲層を除去する工程と、
前記基板素材上にダイヤモンド膜を成長させる工程とを
含むことを特徴とするため、効率的にダイヤモンド膜が
成長すると共に、ダイヤモンド膜の成長領域の分離が容
易になるので、微細なパターン形成が容易となる。

【００７５】また本発明方法に係る選択成長方法の構成
によれば、基板素材上にダイヤモンド膜を選択的に形成
する方法であって、基板素材上に平均粒径が０．１μｍ
以下の粒子を分散させた溶液を塗布する工程と、前記溶
液が塗布された領域の一部を除去する工程と、前記基板
素材上にダイヤモンド膜を成長させる工程とを含むこと
を特徴とするため、上記構成と同様にダイヤモンド膜の
成長領域の分離が容易になるので、微細なパターン形成
が容易となる。

【００７６】さらに塗布する溶液中に分散させる粒子を
ダイヤモンドとすることにより、良質なダイヤモンド膜
を得ることが可能となる。

【００７７】さらに塗布する溶液中に分散させた粒子の
量を溶液１リットル当たり０．０１ｇ以上、１００ｇ以
下、さらに望ましくは溶液１リットル当たり０．１ｇ以
上、２０ｇ以下とすることにより、短時間でダイヤモン
ドが膜状となるのに充分な量の粒子数を容易に基板素材
上に塗布することが可能となる。

【００７８】さらに塗布する溶液中に分散させた粒子の
数を溶液１リットル当たり１×10¹⁶個以上、１×10²⁰個
以下、さらに望ましくは溶液１リットル当たり１×10¹⁷
個以上、１×10¹⁹個以下とすることにより、上記構成と
同様に、短時間でダイヤモンドが膜状となるに充分な量
の粒子数を容易に基板素材上に塗布することが可能とな
る。

【００７９】さらに塗布する溶液を水あるいはアルコー
ルとすることにより、溶液の扱いが容易となる。

【００８０】さらに溶液の塗布方法を回転した基板素材
への溶液滴下とすることにより、大きな面積の基板素材
に対しても均一にかつ再現性良く溶液を塗布することが
可能となる。

【００８１】さらに基板素材上に塗布された粒子の塗布
密度を１平方センチメートル当たり１×10⁸個以上、さ
らに望ましくは１センチメートル当たり１×10⁹個以上
とすることにより、短時間で膜状のダイヤモンドを得る
ことができる。

【００８２】さらに用いる基板素材をシリコンとするこ
とにより、プロセス構成が容易になると共に、シリコン
を用いた素子とダイヤモンド層との融合化が可能とな
る。

【００８３】さらに基板素材上に積層した犠牲層をフォ
トレジスト材とすることにより、通常用いられているフ
ォトリソグラフィ工程を用いてパターニングができるの
で、簡便なプロセス構成となる。

【００８４】さらにダイヤモンド膜を気相合成法によっ
て形成することにより、容易に良質なダイヤモンド膜を
形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に係る選択成長方法の一実施例を示
す概略図

【図２】本発明方法に係る選択成長方法の他の一実施例
を示す概略図

【図３】本発明方法に係る選択成長方法の他の一実施例
を示す概略図

【図４】本発明方法に係る選択成長方法の他の一実施例
を示す概略図

【符号の説明】

１シリコン基板２ダイヤモンド粒子３ダイヤモンド膜４シリコン基板５フォトレジスト材６ダイヤモンド粒子７ダイヤモンド膜８シリコン基板９二酸化シリコン層１０フォトレジスト材１１ダイヤモンド粒子１２ダイヤモンド膜１３シリコン基板１４ダイヤモンド粒子１５フォトレジスト材１６ダイヤモンド膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牧田寛兵庫県川西市向陽台２−１−59 (72)発明者北畠真大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板素材上にダイヤモンド膜を選択的に
形成する方法であって、基板素材上の一部の領域に平均
粒径が０．１μｍ以下の粒子を分散させた溶液を塗布す
る工程と、前記基板素材上にダイヤモンド膜を成長させ
る工程とを含むことを特徴とするダイヤモンド膜の製造
方法。
【請求項２】基板素材上にダイヤモンド膜を選択的に
形成する方法であって、一部の領域に犠牲層を積層した
基板素材上に平均粒径が０．１μｍ以下の粒子を分散さ
せた溶液を塗布する工程と、前記犠牲層を除去する工程
と、前記基板素材上にダイヤモンド膜を成長させる工程
とを含むことを特徴とするダイヤモンド膜の製造方法。
【請求項３】基板素材上にダイヤモンド膜を選択的に
形成する方法であって、基板素材上に平均粒径が０．１
μｍ以下の粒子を分散させた溶液を塗布する工程と、前
記溶液が塗布された領域の一部を除去する工程と、前記
基板素材上にダイヤモンド膜を成長させる工程とを含む
ことを特徴とするダイヤモンド膜の製造方法。
【請求項４】基板素材上にダイヤモンド膜を選択的に
形成する方法であって、塗布する溶液中に分散させた粒
子が、ダイヤモンドからなること特徴とする請求項１、
２、３のいずれかに記載のダイヤモンド膜の製造方法。
【請求項５】基板素材上にダイヤモンド膜を選択的に
形成する方法であって、塗布する溶液中に分散させた粒
子の量が、溶液１リットル当たり０．０１ｇ以上、１０
０ｇ以下であること特徴とする請求項１、２、３のいず
れかに記載のダイヤモンド膜の製造方法。
【請求項６】基板素材上にダイヤモンド膜を選択的に
形成する方法であって、塗布する溶液中に分散させた粒
子の数が、溶液１リットル当たり１×10¹⁶個以上、１×
10²⁰個以下であること特徴とする請求項１、２、３のい
ずれかに記載のダイヤモンド膜の製造方法。
【請求項７】基板素材上にダイヤモンド膜を選択的に
形成する方法であって、塗布する溶液が、水あるいはア
ルコールであること特徴とする請求項１、２、３のいず
れかに記載のダイヤモンド膜の製造方法。
【請求項８】基板素材上にダイヤモンド膜を選択的に
形成する方法であって、溶液の塗布方法が、回転した基
板素材に前記溶液を滴下することを特徴とする請求項
１、２、３のいずれかに記載のダイヤモンド膜の製造方
法。
【請求項９】基板素材上にダイヤモンド膜を選択的に
形成する方法であって、基板素材上に塗布された粒子の
塗布密度が、１平方センチメートル当たり１×10⁸個以
上であることを特徴とする請求項１、２、３のいずれか
に記載のダイヤモンド膜の製造方法。
【請求項１０】基板素材上にダイヤモンド膜を選択的
に形成する方法であって、用いる基板素材が、シリコン
であることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに
記載のダイヤモンド膜の製造方法。
【請求項１１】基板素材上にダイヤモンド膜を選択的
に形成する方法であって、基板素材上に積層した犠牲層
が、フォトレジスト材であることを特徴とする請求項
１、２、３のいずれかに記載のダイヤモンド膜の製造方
法。
【請求項１２】基板素材上にダイヤモンド膜を選択的
に形成する方法であって、ダイヤモンド膜が、気相合成
法によって形成されること特徴とする請求項１、２、３
のいずれかに記載のダイヤモンド膜の製造方法。