JPS60192326A - ダイヤモンド膜の形成方法 - Google Patents
ダイヤモンド膜の形成方法Info
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- JPS60192326A JPS60192326A JP4853384A JP4853384A JPS60192326A JP S60192326 A JPS60192326 A JP S60192326A JP 4853384 A JP4853384 A JP 4853384A JP 4853384 A JP4853384 A JP 4853384A JP S60192326 A JPS60192326 A JP S60192326A
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- Japan
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- silicon
- film
- forming
- diamond
- diamond film
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
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- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
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- H01L21/02521—Materials
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- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、シリコンと金属の低温結晶性を利用し化学気
相析出法又はプラズマ化学気相析出法により低温でダイ
ヤモンド膜を形成するダイヤモンド膜の形成法に関する
。
相析出法又はプラズマ化学気相析出法により低温でダイ
ヤモンド膜を形成するダイヤモンド膜の形成法に関する
。
工業用ダイヤモンドは一主として硬さの特性を利用した
切削工具の刃先、研磨、研削材などの用途に限定されて
きた傾向が強い。しかし最近はダイヤモンドのすぐれた
多くの特性を利用し、機能材料として活男、−Ｐようと
する多くの研究がなされティる。又、半導体ダイヤモン
ドは、シリコン（Ｓｉ）−ガリウムヒ素（ＧａＡｓ ）
に比べ高温に耐える半導体として期待されている。
切削工具の刃先、研磨、研削材などの用途に限定されて
きた傾向が強い。しかし最近はダイヤモンドのすぐれた
多くの特性を利用し、機能材料として活男、−Ｐようと
する多くの研究がなされティる。又、半導体ダイヤモン
ドは、シリコン（Ｓｉ）−ガリウムヒ素（ＧａＡｓ ）
に比べ高温に耐える半導体として期待されている。
そして現在研究されている低圧領域でのダイヤモンド形
成法は大きく分けて２通り有る。１つは、熱エネルギー
を利用し、炭化水素等のガスを加熱した基板表面或いは
、その近傍で熱分解し、ダイヤモンドを析出する化学気
相析出法（ＣＶＤ法）である。他は、放電中の高エネル
ギーを持つ電子を利用し、炭素の正イオンを生成してダ
イヤモンドを析出するイオンビーム、プラズマＣＶＤ法
である。
成法は大きく分けて２通り有る。１つは、熱エネルギー
を利用し、炭化水素等のガスを加熱した基板表面或いは
、その近傍で熱分解し、ダイヤモンドを析出する化学気
相析出法（ＣＶＤ法）である。他は、放電中の高エネル
ギーを持つ電子を利用し、炭素の正イオンを生成してダ
イヤモンドを析出するイオンビーム、プラズマＣＶＤ法
である。
だが、ダイヤモンドを形成する下地となる基板の種類或
いは状態により、形成されたダイヤモンドの結晶性が異
なり、例えばシリコン基板或いはダイヤモンド上では、
格子定数及び配位数等構造的に類似或いは同じであるた
めにエビ成長し、硬度及び電気的特性の優れたダイヤモ
ンドが形成できるのに対し、非晶質上或いは金属上に形
成し７たダイヤモンドは色々な面で前者に対し劣ってい
る。
いは状態により、形成されたダイヤモンドの結晶性が異
なり、例えばシリコン基板或いはダイヤモンド上では、
格子定数及び配位数等構造的に類似或いは同じであるた
めにエビ成長し、硬度及び電気的特性の優れたダイヤモ
ンドが形成できるのに対し、非晶質上或いは金属上に形
成し７たダイヤモンドは色々な面で前者に対し劣ってい
る。
又、高温で形成する場合、下地の基板と形成するダイヤ
モンドとの熱膨張係数が異なると内部応力が生じ、密着
力の低下で剥離が生じたり、電気的特性の不安定化が起
こり、ダイヤモンドの性能を十分利用する事ができない
。以上の様に、現状では基板に限定があり、良好なダイ
ヤモンドを任意の基板上に形成する事が難しい。
モンドとの熱膨張係数が異なると内部応力が生じ、密着
力の低下で剥離が生じたり、電気的特性の不安定化が起
こり、ダイヤモンドの性能を十分利用する事ができない
。以上の様に、現状では基板に限定があり、良好なダイ
ヤモンドを任意の基板上に形成する事が難しい。
そこで本発明は、下地の基板」二に、低温でシリコンと
結晶化ｌ〜得る金属層を形成し、該金属層上にシリコン
膜を形成し、該シリコン膜を低温結晶化した後に化学気
相析出法（ＣＶＤ法）又はプラズマ化学気相析出法によ
りシリコン膜上にダイヤモンド膜を形成することを要旨
とし結晶性の整った、硬度及び電気的に優れたダイヤモ
ンド膜を形成することを目的とする。
結晶化ｌ〜得る金属層を形成し、該金属層上にシリコン
膜を形成し、該シリコン膜を低温結晶化した後に化学気
相析出法（ＣＶＤ法）又はプラズマ化学気相析出法によ
りシリコン膜上にダイヤモンド膜を形成することを要旨
とし結晶性の整った、硬度及び電気的に優れたダイヤモ
ンド膜を形成することを目的とする。
シリコンは半導体分野で広く研究されており一数種の低
温結晶化法が考えられている。シリコンは数種の金属と
低温で結晶化し、比較的整った結晶格子を組み、シリコ
ン単結晶と類似な格子定数、配位数等になる。したがっ
て金属層及びシリコン層での共晶薄膜が可能であり、形
成が簡単でかつ製造経費も安く、光学的にも透明であり
したがってその上にダイヤモンドの薄膜を形成してもダ
イヤモンド膜の透明性をわずか損うだけですむ。
温結晶化法が考えられている。シリコンは数種の金属と
低温で結晶化し、比較的整った結晶格子を組み、シリコ
ン単結晶と類似な格子定数、配位数等になる。したがっ
て金属層及びシリコン層での共晶薄膜が可能であり、形
成が簡単でかつ製造経費も安く、光学的にも透明であり
したがってその上にダイヤモンドの薄膜を形成してもダ
イヤモンド膜の透明性をわずか損うだけですむ。
そこで本発明は、Ａｌ或いはＡｕ等の低温でシリコンと
結晶化する金属層を、金属、ガラス、セラミックス等の
基板上に形成し、前記金属層の上にシリコン膜を物理蒸
着法（ＰＶＤ法）或いはＣＶＤ法等により形成する。さ
らにシリコン膜の結晶性及び金属−シリコン−基板との
密着力を向上させるために、熱処理或いは光学処理（レ
ーザーアニール）を行ない、低温でシリコン膜を結晶化
する。その後結晶化の促進されたシリコン膜上にダイヤ
モンド膜をＣＶＤ法或いはプラズマＣＶＤ法により形成
する。この際、ダイヤモンドの特性を改善するために、
磁界、直流電場或いは電子供給源を別にもうける事もあ
る。以上により一基板の制約を受ける事なく低温におい
て良好なダイヤモンド瞭が形成される。
結晶化する金属層を、金属、ガラス、セラミックス等の
基板上に形成し、前記金属層の上にシリコン膜を物理蒸
着法（ＰＶＤ法）或いはＣＶＤ法等により形成する。さ
らにシリコン膜の結晶性及び金属−シリコン−基板との
密着力を向上させるために、熱処理或いは光学処理（レ
ーザーアニール）を行ない、低温でシリコン膜を結晶化
する。その後結晶化の促進されたシリコン膜上にダイヤ
モンド膜をＣＶＤ法或いはプラズマＣＶＤ法により形成
する。この際、ダイヤモンドの特性を改善するために、
磁界、直流電場或いは電子供給源を別にもうける事もあ
る。以上により一基板の制約を受ける事なく低温におい
て良好なダイヤモンド瞭が形成される。
以下に本発明を実施例を用いて説明する。
第１図は、シリコンの結晶化にレーザー光を利用し、結
晶化したシリコン膜の上にダイヤモンド膜を形成する製
造工程を示した断面図である。第１図Ａは、セラミック
ス１上にＡｕ或いはＡ７等の金属膜２を形成した断面図
であり、金属膜の形成法としては、真空蒸着法を用いる
。第１図Ｂは、Ａｕ或いはＡｌの金属膜２上にシリコン
膜３を形成した断面図であり、シリコン膜の形成法とし
ては、ＣＶＤ法或いはＰＶＤ法を用いる。第１図Ｃはシ
リコンの結晶化をレーザーを利用して行なっている状態
を示す断面図であり、４がレーザー光、６′が結晶化さ
れたシリコン膜である。第１図りは、結晶化したシリコ
ン膜６上へダイヤモンド膜５を形成した図であり、ダイ
ヤモンド膜の形成法としては−プラズマＣＶＤ法を用い
る。
晶化したシリコン膜の上にダイヤモンド膜を形成する製
造工程を示した断面図である。第１図Ａは、セラミック
ス１上にＡｕ或いはＡ７等の金属膜２を形成した断面図
であり、金属膜の形成法としては、真空蒸着法を用いる
。第１図Ｂは、Ａｕ或いはＡｌの金属膜２上にシリコン
膜３を形成した断面図であり、シリコン膜の形成法とし
ては、ＣＶＤ法或いはＰＶＤ法を用いる。第１図Ｃはシ
リコンの結晶化をレーザーを利用して行なっている状態
を示す断面図であり、４がレーザー光、６′が結晶化さ
れたシリコン膜である。第１図りは、結晶化したシリコ
ン膜６上へダイヤモンド膜５を形成した図であり、ダイ
ヤモンド膜の形成法としては−プラズマＣＶＤ法を用い
る。
第２図は、ダイヤモンド膜を形成するための装置を示す
説明図である。装置内へ流すガスの種類を変える事によ
り、シリコン及びダイヤモンド膜の連続形成が可能であ
り、又、窓よりレーザー光照射が可能なため、途中のシ
リコンの結晶化も同一装置でできる。なお第２図におい
て、１０は上下電極、１１は基板、１２は反応槽、１６
はガス流出口、１４は交周波電源、１５はガス流入口、
１６はレーザー光、１７はレーザー透過窓である。
説明図である。装置内へ流すガスの種類を変える事によ
り、シリコン及びダイヤモンド膜の連続形成が可能であ
り、又、窓よりレーザー光照射が可能なため、途中のシ
リコンの結晶化も同一装置でできる。なお第２図におい
て、１０は上下電極、１１は基板、１２は反応槽、１６
はガス流出口、１４は交周波電源、１５はガス流入口、
１６はレーザー光、１７はレーザー透過窓である。
以上の如く、本発明を利用する事により、ダイヤモンド
の形成温度の範囲が低下化され、基板の使用範囲が広が
り、ダイヤモンドの特性の向上ができる。切削工具等へ
も応用ができ、従来のダイヤモンドを接着剤で付着した
ものに比較して、接着力及び刃先の精度が優れている。
の形成温度の範囲が低下化され、基板の使用範囲が広が
り、ダイヤモンドの特性の向上ができる。切削工具等へ
も応用ができ、従来のダイヤモンドを接着剤で付着した
ものに比較して、接着力及び刃先の精度が優れている。
第１図Ａより第１図りは、シリコンの結晶化にレーザー
アニールを用いた後ダイヤモンド膜を形成する製造工程
を示す断面図であり、第２図は、ダイヤモンド膜を形成
するための装置を示す説明図である。 １．１１・・・・・・基板、２・・・・・・金属膜、３
・・・・・・シリコン膜、 ６・・・・・・結晶化されたシリコン膜。 ４・・・・・・レーザー光、５・・・・・・ダイヤモン
ド膜、１２・・・・・・反応槽。
アニールを用いた後ダイヤモンド膜を形成する製造工程
を示す断面図であり、第２図は、ダイヤモンド膜を形成
するための装置を示す説明図である。 １．１１・・・・・・基板、２・・・・・・金属膜、３
・・・・・・シリコン膜、 ６・・・・・・結晶化されたシリコン膜。 ４・・・・・・レーザー光、５・・・・・・ダイヤモン
ド膜、１２・・・・・・反応槽。
Claims (2)
- （１）金属、ガラス、セラミックス等の基板上に、低温
でシリコンと結晶化する金属層を形成し、該金属層上に
シリコン膜を形成し、該シリコン膜を低温で結晶化処理
後に、化学気相析出法或いはプラズマ化学気相析出法で
前記シリコン膜上にダイヤモンド膜を形成することを特
徴とするダイヤモンド膜の形成方法。 - （２） シリコンと結晶化する金属層が、Ａｕ或いはＡ
ｌである事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のダ
イヤモンド膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4853384A JPS60192326A (ja) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | ダイヤモンド膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4853384A JPS60192326A (ja) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | ダイヤモンド膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60192326A true JPS60192326A (ja) | 1985-09-30 |
Family
ID=12806000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4853384A Pending JPS60192326A (ja) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | ダイヤモンド膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60192326A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61251120A (ja) * | 1985-04-30 | 1986-11-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体基板 |
| US5034784A (en) * | 1989-06-22 | 1991-07-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Diamond electric device on silicon |
| US5190823A (en) * | 1989-07-31 | 1993-03-02 | General Electric Company | Method for improving adhesion of synthetic diamond coatings to substrates |
| JPH0571167U (ja) * | 1991-03-08 | 1993-09-24 | 麒麟麦酒株式会社 | 飲料用缶に内蔵させるストロー |
-
1984
- 1984-03-14 JP JP4853384A patent/JPS60192326A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61251120A (ja) * | 1985-04-30 | 1986-11-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体基板 |
| US5034784A (en) * | 1989-06-22 | 1991-07-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Diamond electric device on silicon |
| US5190823A (en) * | 1989-07-31 | 1993-03-02 | General Electric Company | Method for improving adhesion of synthetic diamond coatings to substrates |
| JPH0571167U (ja) * | 1991-03-08 | 1993-09-24 | 麒麟麦酒株式会社 | 飲料用缶に内蔵させるストロー |
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