JPS5848428A - 炭素被膜を有する複合体およびその作製方法 - Google Patents

炭素被膜を有する複合体およびその作製方法

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JPS5848428A
JPS5848428A JP56146930A JP14693081A JPS5848428A JP S5848428 A JPS5848428 A JP S5848428A JP 56146930 A JP56146930 A JP 56146930A JP 14693081 A JP14693081 A JP 14693081A JP S5848428 A JPS5848428 A JP S5848428A
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舜平 山崎
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    • C03C2218/152Deposition methods from the vapour phase by cvd

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学的バンド巾が2. OeV以上特に2.6
〜4.5eVを有する炭素または炭素を主成分とする被
膜をガラス、金属またはセラミックの表面にコーティン
グすることによシ、ガラス板の補強材、また機械ストレ
スに対するス護材を得んとしている複合体に関する。
本発明は基板上に炭素被膜をコーティングしその機械的
強度を補強しようというものであり特にアセチレン、メ
タンのような炭化水素気体をプラズマ雰囲気中に導入し
分解せしめることによpc−’cC結合作シ、結果とし
てグラファイトのような導電性または不良導電性の炭素
を作るのではなく、光学的エネルギバンド巾(Egして
いる。さらにこの本発明の炭素はその硬度も4kg、/
mmLmm化表的には65.0+OKg/mmLという
ダイヤモンド類似の硬さを有するアモルファス(非晶質
)−または5−、−200 Aの大きさの微結晶性を有
するセミアモルファス(半非晶質)構造を有する炭素ま
たはこの炭素中に水素、ハロゲン元素が25モルチ以下
または凹側またはV価の不純物が5モルチ以下、また珪
素がS i/C≦0.25の濃度に添加されたいわゆる
炭素を主成分とする炭素(以下本発明においては単に炭
素という)を基板上に設けた複合体を設けんとしたもの
である。
本発明はさらにこの炭素が形成される基板を1.507
J 50’Cの従来よシ知られたOVD法に比べて50
0〜1−500°Cも低い温度で形成したことを他の特
徴とする。
また本発明はこの炭素KM価の不純物であるホウ素を0
.1〜5モルチの濃度に添加し、P型の炭素を設け、ま
たV価の不純物であるリンをにしたことを他の特徴とし
ている。
さらに本発明はこの基、板上にP工N接合またはN工P
接合を有する炭素を設けることにょシ、ダイオード特性
を有する半導体的特性を有せしめること番特徴としてい
る。
また本発明は基板特にガラスまたはセラミツ出し用ノズ
ルとして設けること、またガラス基板上に選択的に設け
、電子ビーム露光装置または紫外線の露光装置のフォト
マスクとして用いることを他の特徴としている。さらに
本発明の複合体はバルブ、耐摩耗材料ζPIN型を有す
る半導体としての装置例えば手元または発光素子へも応
用が可能である。
以下に図面に従って本発明に用いられた複合体またはそ
の複合体の作製方法を記す。
実施例1 第1図は本発明の炭素を形成するためのプラズマCVD
装置の概要を示す。
図面において反応性気体である炭化水系気体例えばアセ
チレン11 (8)よシバルプ、流量計(5)をへて反
応系中の励起室(4)に導入される。さらに必要に応じ
てキャリアガスを水素tfcはへリュームによ多(7)
よシバルブ、流量計(6)をへて同様に励起室に7る。
ここに■価またはV価の不純物例えばジボランまたはフ
オスヒンを導入する場合はさらに同様にこの系に加えれ
ばよい〇これらの反応性気体は2.45GHzのマイク
ロ波による電磁エネルギによl)o。1〜5KWのエネ
ルギを加えられ、励起室にて活性化、分解または反応さ
せられる。さらにこの反応性気体は反応炉(1)にて加
熱炉(9)により150〜450°cK加熱させ、さら
K ’13.56MHzの高周波エネルギ(2)により
反応、重合され、C−C結合を多数形成がヒータ0])
により電源a→により加熱され、この上面に被膜として
形成される。反応後の不純物は排気口αつよりロータリ
ーポンプをへて排気される。反応系はO,OO,]、t
prr〜10torr代表的には0.1〜0.5tor
rに保持されており、マイクロ波(3)、高周波(2)
のエネルギにより反応系内はプラズマ状態が生成される
。特に1GHz以上の周波数にあっては、a、−H結合
より水系を分離し0.1〜50MHzの周波数にあって
はaX C結合、C:C結合を分解し、’:c−cで結
合または−C−C−結合を作シ、炭素の不対結合手同志
を互いに衝突させて共有結合させ、安定なダイヤモンド
構造を局部的に歪特に格子歪を有して構造させる。
かくしてガラス、金属、セラミックスよりなる被形成面
を有する基板上に炭素iiに炭素中に水素を25モルチ
以下含有する炭素寸たP、 IまたはN型の導電型を有
する炭素を形成させた実施例2 第2図(A)は第1図の製造装置によシ作られた複合体
の一例である。第2図(A)はガラスの上にPまたはN
型の導電型を有する炭紫膜を形成させた。この炭素は1
0〜10 vc m−’を着’ L 、自動車の内表面
に設け、ここに電流を0.01〜IA流すことによシ発
熱せしめ、雨等の環境によろくもシ止めを冥施せしめた
これは自動車のみならず、多くの分野においてその応用
が可能である。
実施例3 第2図(B)は実施例1を用いた本発明方法によるもの
で、この炭素(イ)を表面全面に形成したものである。
これは板状のみならず任意の形状を有せしめ得る基板ま
たは基体翰を有する複合体である。これは切さく機の歯
、耐摩耗性表面を有せしめる金属、セラミックの表面に
設けたものである。
実施例4 第2図(C)は実施例10作製方法によって得られた炭
素を用いた複合体の例である。すなわち円すい状の穴が
あけられた被形成面を有するセラミックまたは金属の基
板の表面に炭素(イ)を0.1〜3μの厚さに設けであ
る。穴(至)、凶はインクジェットまたは光通信用の石
英のぼうすいジグとする場合、その太き・さけ0.05
〜5μの大きさこの炭素をコーティングしないものに比
べて、10〜10倍もの耐久性を有していた。
実施例5 第2図(D)は実施例1に示される方法で形成される炭
素を用いた本発明の他の複合体の実施例を示す。すなわ
ち基板翰上にPl、N接合またはN工P接合を有する炭
素を設けたものである。す(財)である。このPまたは
N型の炭素[0(、: 0.1〜5チ例えば1〜3%の
濃厳にホウ素またはリンを添゛加した。これは(ハ)の
部分にリフトオフ用の材料を選択的に設け、全面に形成
した後リフトオフを第3図の如くにして得−たもめであ
る。全゛面に形成してもまたはPN接合またはその他の
構造をたてまたは接合面に設けてもよい。
この半導体のうち(ハ)のエネルギバンド巾は他の炭素
(ハ)、@に比べて小さく、珪素またはゲルマニューム
を添加して形成し、ここK ’W極翰を設け、たて方向
に電流を基板との間に流すことによシ炭素の発光素子を
基板上に集積化して設けることができた。かかる発光素
子とする複合体にあっては、基板はステンレス等の導体
であることが必要である。この場合層(ハ)、@はエネ
ルギバンド巾が2.6〜4.5eVであわ、また層に)
は2〜3eVとすることによって白色または緑、青等の
色の発光素子を基板上に設けることができた0実施例6 第3図はフォトマスクを設けた場合のヅ1造である。す
なわち第3図(A)におい巧は、ガラス特に石英ガラス
(イ)上に選択的にエツチングして林膜翰を設け、この
上面に炭素被膜を0.1〜1μの厚さに実施例1の方法
で形成した。この後リフトオフを行うことによシ、選択
的に炭素被膜Qつ(2])層を設けた。これは超LSI
等の半導体用のマスクとしてきわめてすぐれたものであ
り、電子ビームまたは起票外光に対してマスク効果を有
するとともに、耐摩耗性にすぐれており、また半永久的
に使用が可能である。
マスクの作製方法として多少の色調をつけるため、着色
用不純物が添加された炭素のこの被膜に対しては、他の
製造方法を用いることもできる。
すなわち基板上全面に設けられた炭素に対し酸化物雰囲
気中にてレーザ光を選択的にコンピュータ制御によシ行
い、不要の部分の炭素を酸化して炭酸ガスとして放出し
てしまい、結果として第3図(B)の如きマスクを作る
ことができた。
このレーザ光による選択エツチングは実施例グ 2〜−6に対しても、その工業的応用に関して任意に用
いることができる。
以上の説明より明らかな如く、本発明はガラス、金属ま
たはセラミックの表面または内部に炭素または炭素を主
成分とした被−膜をコーティングして設けたものである
0この複合体を他の多くの実施例にみられる如きその応
用は計り知れないものであり、特にこの炭素が4°50
t′C以下の低温で形成できるのに対し、その硬度また
基板に対する密着性がきわめてすぐれているのが特徴で
ある。
本発明におけるセラミックはアルミナ、ジルる0また金
属にあってはステンレス、モリブデン、タングステン等
の少くとも300〜450”Cの温度に耐えられる材料
ならばすべてに応用可能である。またガラスは石英のみ
ならずソーダガ曾 ラス【に対しても被膜化可能であり、その応用はきわめ
て広い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の炭素を被形成固止に作製する製造装置
の概要を示す。 第2図(A)〜(D)および第3図は本発明の複合体の
実施例を示す。 :1 kj、2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光学的エネルギバンド巾が2.6〜4.5eVを有
    する炭素または炭素を主成分とする被膜がガラス、金属
    またはセラミックスの會面または内部に設けられたこと
    を特徴とする炭素被膜を有する複合体。 2、アセチレンまたはメチレンの如き炭化物気体をプラ
    ズマ放電雰囲気内に導入し分解または反応せし、、める
    ことによシ、光学的□エネルギバンド巾が2.6〜4.
    5eVを有する被膜を前記雰囲気内に設置させたガラス
    、金属またはセラミックス上に形成することを特徴とす
    る炭素被膜を有する複合体の作製方法。 3、特許請求の範囲第1項において、1価または7価の
    不純物が0.01〜5モルチ添加されたことを特徴とす
    る炭素被膜を有する複合体。 4、特許請求の範囲第1項において、5〜200Aの大
    きさの微結晶性を有するセミアモルファスまたはアモル
    ファス構造を有するとともに、水素またはハロゲン元素
    が25モルチ以下の量添加された炭素または炭素を主成
    分とする被膜が表面または内部に設けられたことを特徴
    とする炭素被膜を有する複合体。
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