JPS63153815A - ダイヤモンドの気相合成方法 - Google Patents
ダイヤモンドの気相合成方法Info
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- JPS63153815A JPS63153815A JP30213186A JP30213186A JPS63153815A JP S63153815 A JPS63153815 A JP S63153815A JP 30213186 A JP30213186 A JP 30213186A JP 30213186 A JP30213186 A JP 30213186A JP S63153815 A JPS63153815 A JP S63153815A
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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】
（ｍ要〕
メタン、アセチレン等の炭化水素またはオキソ化合物等
の有機ガスを、フィラメント温度約２０００℃によって
熱分解し、これをＳｉ基板上にグイヤモンド膜を形成す
るさい、その前処理として前記熱分解用のタングステン
フィラメントを炭化タングステン（ＷＣ）となすフィラ
メントの炭化処理を導入 −することにより、フィ
ラメント表面の安定化と長寿命化を図り、併せてＣＶＯ
装置の高信頼化を図るものである。
の有機ガスを、フィラメント温度約２０００℃によって
熱分解し、これをＳｉ基板上にグイヤモンド膜を形成す
るさい、その前処理として前記熱分解用のタングステン
フィラメントを炭化タングステン（ＷＣ）となすフィラ
メントの炭化処理を導入 −することにより、フィ
ラメント表面の安定化と長寿命化を図り、併せてＣＶＯ
装置の高信頼化を図るものである。
本発明は炭化水素ガスを熱エネルギーによって分解もし
くは水素還元して例えばシリコンＳｉ基板に成膜するダ
イヤモンドの気相合成方法に関する。
くは水素還元して例えばシリコンＳｉ基板に成膜するダ
イヤモンドの気相合成方法に関する。
所謂ＣＶＯ反応を利用する気相合成方法において。
原料ガスとして炭化水素、アルコール、ケトン。
アミン等の有機化合物ガスを活性化することによって得
られるＳｉ基板上の膜状のダイヤモンは、＃！Ａ械的硬
度が高くかつ熱伝導度が大きい絶縁膜であることから、
これを高集積化半導体装置に通用することが注目されて
いる。
られるＳｉ基板上の膜状のダイヤモンは、＃！Ａ械的硬
度が高くかつ熱伝導度が大きい絶縁膜であることから、
これを高集積化半導体装置に通用することが注目されて
いる。
添付図は、ダイヤモンドを成膜するＣＶＤ反応装置の略
断面図である。図によって装置構成とその動作方法を説
明する。
断面図である。図によって装置構成とその動作方法を説
明する。
真空ペルジャー１０内は、メタン等の炭化水素を高温度
で熱分解するためのタングステンフィラメント１１と、
その下方は成膜対象となる６００〜１０００℃に加熱さ
れた基板１２が配置される。 反応に与かる炭化水素は
、ガス導入管１３から取り込まれ。
で熱分解するためのタングステンフィラメント１１と、
その下方は成膜対象となる６００〜１０００℃に加熱さ
れた基板１２が配置される。 反応に与かる炭化水素は
、ガス導入管１３から取り込まれ。
またペルジャー１０の台座側には真空排気系５例えばタ
ーボ分子ポンプ系に連結された排気孔１４が形成される
。図中、１５は基板１２を支持する基板装着部に設けら
れた基板加熱用のヒータである。
ーボ分子ポンプ系に連結された排気孔１４が形成される
。図中、１５は基板１２を支持する基板装着部に設けら
れた基板加熱用のヒータである。
例えばＳｉ等基板１２（縦ｔｏ、横１０．厚さ０．５鶴
）にダイヤモンド膜を形成する時、先ずペルジャー内空
間を１０″”Ｔｏｒｒ程度に排気した後、ガス導入管１
３から原料ガスとして、メタンＣＤ、を０．０５ｓｃｃ
ｍ＋水素をｌＱｓｅｃｍの速度で導入して、ペルジャー
１０内の圧力を５０Ｔｏｒｒにする。同時に電源１６か
ら電流を通しフィラメント１１を１８００℃に加熱する
。
）にダイヤモンド膜を形成する時、先ずペルジャー内空
間を１０″”Ｔｏｒｒ程度に排気した後、ガス導入管１
３から原料ガスとして、メタンＣＤ、を０．０５ｓｃｃ
ｍ＋水素をｌＱｓｅｃｍの速度で導入して、ペルジャー
１０内の圧力を５０Ｔｏｒｒにする。同時に電源１６か
ら電流を通しフィラメント１１を１８００℃に加熱する
。
このとき基板加熱用ヒータ１５で基板１２を略７００℃
にすれば基板１２上にダイヤモンドが成膜される。
にすれば基板１２上にダイヤモンドが成膜される。
気相合成による膜状ダイヤモンドの形成は、前記炭化水
素と限らず９例えば、ＣＯが２個の炭化水素基と結合し
ているオキソ化合物ガスを原料として形成することも出
来る。
素と限らず９例えば、ＣＯが２個の炭化水素基と結合し
ているオキソ化合物ガスを原料として形成することも出
来る。
ダイヤモンドの成膜時、熱分解用のフィラメント１１は
、前記の如＜ ２０００℃近くの極めて高い温度が必要
とされることから、フィラメント基材にけ高融点金属の
タングステンが使用される。然しながら、 ＣＨ４ガス
と共に導入される水素は、タングステンフィラメント１
１に対して水素脆化作用を与える。尚また。ペルジャー
１０内の雰囲気ガス中において、微量な水蒸気があると
フィラメントに対してウォーターエツチング作用があら
れれ、この結果、水素脆化されたフィラメントはその線
径か細くなり、ついには断線となる。また断線前の細線
化したタングステンフィラメントは熱分解温度を一定に
保持する温度制御に支障を来してダイヤモンド成膜の再
現性が悪いと云う問題がある。
、前記の如＜ ２０００℃近くの極めて高い温度が必要
とされることから、フィラメント基材にけ高融点金属の
タングステンが使用される。然しながら、 ＣＨ４ガス
と共に導入される水素は、タングステンフィラメント１
１に対して水素脆化作用を与える。尚また。ペルジャー
１０内の雰囲気ガス中において、微量な水蒸気があると
フィラメントに対してウォーターエツチング作用があら
れれ、この結果、水素脆化されたフィラメントはその線
径か細くなり、ついには断線となる。また断線前の細線
化したタングステンフィラメントは熱分解温度を一定に
保持する温度制御に支障を来してダイヤモンド成膜の再
現性が悪いと云う問題がある。
水素ガスで希釈された炭化水素を原料ガスとしてこれを
フィラメントにより熱分解して基板上にダイヤモンドを
成膜するに当たり。
フィラメントにより熱分解して基板上にダイヤモンドを
成膜するに当たり。
炭化水素中で、タングステンフィラメントを加熱して炭
化タングステンとする前処理と、該処理により得られた
炭化タングステンフィラメントを用いて原料ガスを熱分
解して基板上に成膜するダイヤモンドの気相合成方法と
したことである。
化タングステンとする前処理と、該処理により得られた
炭化タングステンフィラメントを用いて原料ガスを熱分
解して基板上に成膜するダイヤモンドの気相合成方法と
したことである。
本発明の前処理は、ペルジャー内部の圧力が数Ｔｏｒｒ
のメタンＣ１，ガス中、タングステンフィラメントを温
度２０００℃に加熱処理すると云う極めて簡易な手段で
フィラメント表面が化学的に安定な炭化タングステン（
ＷＣ）に変えられることである。
のメタンＣ１，ガス中、タングステンフィラメントを温
度２０００℃に加熱処理すると云う極めて簡易な手段で
フィラメント表面が化学的に安定な炭化タングステン（
ＷＣ）に変えられることである。
これに伴い従来問題とされた水素脆化、ならびに水蒸気
の存在によるウォーターエツチングに対して、より安定
なかつ長寿命のフィラメントが形成し得ることから、信
頼性の高いダイヤモンド成膜がされることになる。
の存在によるウォーターエツチングに対して、より安定
なかつ長寿命のフィラメントが形成し得ることから、信
頼性の高いダイヤモンド成膜がされることになる。
以下、添付図を参照しながら２本発明の一実施例につい
て説明する。
て説明する。
メタン等炭化水素に対する熱分解用のフィラメント１１
は、０．２ｍのタングステンワイヤを基材として、これ
を巻回径５論２巻回数約１０ターンのコイルを形成した
ものである。
は、０．２ｍのタングステンワイヤを基材として、これ
を巻回径５論２巻回数約１０ターンのコイルを形成した
ものである。
前記寸法に形成されたタングステンフィラメント１１を
ペルジャー１０内の所定位置に装着し、これをメタンＣ
Ｈ、のガス圧ＩＴｏｒｒ中において、該フィラメントの
駆動電源１６より通電して、温度２０００℃に加熱する
ことによってタングステンを炭化タングステンにする。
ペルジャー１０内の所定位置に装着し、これをメタンＣ
Ｈ、のガス圧ＩＴｏｒｒ中において、該フィラメントの
駆動電源１６より通電して、温度２０００℃に加熱する
ことによってタングステンを炭化タングステンにする。
タングステンフィラメント１１の炭化処理にともない、
フィラメントの電気抵抗は処理前の抵抗値と比べて約４
倍になる。
フィラメントの電気抵抗は処理前の抵抗値と比べて約４
倍になる。
予備処理により得られた炭化タングステンフィラメント
１１を用いて１図示構成のＣＶＤ反応装置によるダイヤ
モンドの成膜がされる。
１１を用いて１図示構成のＣＶＤ反応装置によるダイヤ
モンドの成膜がされる。
即ち、 Ｓｉ基板１２にダイヤモンド膜を形成する時。
先ずペルジャー内空間を真空排気系１例えばターボ分子
ポンプ系により１０−’Ｔｏｒｒ程度に排気した後。
ポンプ系により１０−’Ｔｏｒｒ程度に排気した後。
ガス導入管１３から原料ガスのメタンＣ１，と水素とを
導入して、ペルジャー１０内の圧力を５０Ｔｏｒｒにす
る。同時に電源１６から電流を通しフィラメント１１を
１８００℃に加熱する。このとき基板加熱用ヒータ１５
で基板１２を略７００℃にすれば、基板１２上にダイヤ
モンドが成膜される。
導入して、ペルジャー１０内の圧力を５０Ｔｏｒｒにす
る。同時に電源１６から電流を通しフィラメント１１を
１８００℃に加熱する。このとき基板加熱用ヒータ１５
で基板１２を略７００℃にすれば、基板１２上にダイヤ
モンドが成膜される。
このような前処理をした炭化タングステンフィラメント
を用いて水素で希釈された炭化水素の熱分解をすれば、
水素脆性等によるフィラメントの断線寿命が従来、３時
間程度しかなかったが、少なくとも、１００時間の装置
稼働が可能となり、またこの稼働時間中はフィラメント
の抵抗変化が少ないためその温度制御も極めて安定に行
われる。かくして、再現性のよい安定なダイヤモンド成
膜が行われる。
を用いて水素で希釈された炭化水素の熱分解をすれば、
水素脆性等によるフィラメントの断線寿命が従来、３時
間程度しかなかったが、少なくとも、１００時間の装置
稼働が可能となり、またこの稼働時間中はフィラメント
の抵抗変化が少ないためその温度制御も極めて安定に行
われる。かくして、再現性のよい安定なダイヤモンド成
膜が行われる。
以上説明した本発明ダイヤモンドの気相成膜方法によれ
ば、従来問題となったダイヤモンドフィラメントの水素
脆性化に伴う断線等が改善され。
ば、従来問題となったダイヤモンドフィラメントの水素
脆性化に伴う断線等が改善され。
フィラメントの長寿命化と安定化が図られる。
これにともないダイヤモンド成膜時における作業の安定
化と成膜後のダイヤモンドがより均質化する等の顕著な
効果がある。
化と成膜後のダイヤモンドがより均質化する等の顕著な
効果がある。
Claims (1)
- 水素または不活性ガスで希釈された炭化水素または有機
ガスを原料ガスとしてこれをフィラメントにより熱分解
して基板上にダイヤモンドを成膜するに当たり、炭化水
素中において、タングステンフィラメントを加熱して該
フィラメントを炭化する前処理により得られた炭化タン
グステンフィラメントを用いて前記原料ガスを熱分解し
て基板上に成膜することを特徴とするダイヤモンドの気
相合成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30213186A JPS63153815A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | ダイヤモンドの気相合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30213186A JPS63153815A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | ダイヤモンドの気相合成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63153815A true JPS63153815A (ja) | 1988-06-27 |
Family
ID=17905289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30213186A Pending JPS63153815A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | ダイヤモンドの気相合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63153815A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5110579A (en) * | 1989-09-14 | 1992-05-05 | General Electric Company | Transparent diamond films and method for making |
| EP0687753A1 (en) * | 1994-06-13 | 1995-12-20 | Sumitomo Electric Industries, Limited | A synthesis process of diamond, synthesis apparatus and synthetic diamond |
-
1986
- 1986-12-17 JP JP30213186A patent/JPS63153815A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5110579A (en) * | 1989-09-14 | 1992-05-05 | General Electric Company | Transparent diamond films and method for making |
| EP0687753A1 (en) * | 1994-06-13 | 1995-12-20 | Sumitomo Electric Industries, Limited | A synthesis process of diamond, synthesis apparatus and synthetic diamond |
| US5939140A (en) * | 1994-06-13 | 1999-08-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hot filament CVD of diamond films |
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