KR20060059820A - 고배향 다이아몬드 막, 그 제조 방법, 및 고배향다이아몬드 막을 갖는 전자 장치 - Google Patents

고배향 다이아몬드 막, 그 제조 방법, 및 고배향다이아몬드 막을 갖는 전자 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20060059820A
KR20060059820A KR1020050113997A KR20050113997A KR20060059820A KR 20060059820 A KR20060059820 A KR 20060059820A KR 1020050113997 A KR1020050113997 A KR 1020050113997A KR 20050113997 A KR20050113997 A KR 20050113997A KR 20060059820 A KR20060059820 A KR 20060059820A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
diamond
diamond layer
layer
film
oriented
Prior art date
Application number
KR1020050113997A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100736281B1 (ko
Inventor
요시히로 요꼬따
가즈시 하야시
다께시 다찌바나
고지 고바시
Original Assignee
가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 filed Critical 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Publication of KR20060059820A publication Critical patent/KR20060059820A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100736281B1 publication Critical patent/KR100736281B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/04—Diamond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C23C16/274—Diamond only using microwave discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C23C16/277—Diamond only using other elements in the gas phase besides carbon and hydrogen; using other elements besides carbon, hydrogen and oxygen in case of use of combustion torches; using other elements besides carbon, hydrogen and inert gas in case of use of plasma jets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C23C16/279—Diamond only control of diamond crystallography
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
    • C30B25/105—Heating of the reaction chamber or the substrate by irradiation or electric discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/04—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes
    • H01L29/045—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes by their particular orientation of crystalline planes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1602—Diamond
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/30—Self-sustaining carbon mass or layer with impregnant or other layer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

평평한 표면을 갖지만 표면 내에 비배향성 결정을 갖지 않는 고배향 다이아몬드 막은 재료 가스로서 메탄과 수소의 가스상 혼합물을 사용하여 CVD 방법에 의해 다이아몬드 결정의 {111} 섹터 성장에 의해 기판 상에 제1 다이아몬드 층을 증착시킨 후, 재료 가스의 압력이 133 hPa 이상인 조건 하에서 재료 가스로서 메탄, 수소 및 산소의 가스상 혼합물을 사용하여 플라즈마 CVD 방법에 의해 다이아몬드 결정의 {100} 섹터 성장에 의해 제1 다이아몬드 층 상에 제2 다이아몬드 층을 증착시킴으로써 제공될 수 있으며, ([C] - [O])/[CH3 + H2 + O2]이 -0.2 × 10-2 이상이고 [O]/[C]가 1.2 이하가 되도록 재료 가스 성분이 결정되며, 기판 온도는 750 ℃ 내지 1000 ℃ 사이이다.
고배향 다이아몬드 막, 전자 장치, 트랜지스터, 재료 가스, CVD

Description

고배향 다이아몬드 막, 그 제조 방법, 및 고배향 다이아몬드 막을 갖는 전자 장치 {HIGHLY-ORIENTED DIAMOND FILM, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND ELECTRONIC DEVICE HAVING HIGHLY-ORIENTED DIAMOND FILM}
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고배향 다이아몬드 막의 개략 단면도.
도2a 내지 도2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 순서에서 고배향 다이아몬드 막의 제조 방법을 도시하는 개략 다이어그램.
도3a 및 도3b는 가스 압력이 130 hPa보다 작을 때(본 발명의 범위 외에 있음)의 처리 순서에서 다이아몬드 층(2)의 막 상태를 도시하는 개략 다이어그램.
도4는 수평축에 ([C] - [O])/[CH3 + H2 + O2], 수직축에 기판 온도를 도시함으로써 다이아몬드 층(2)의 재료 가스, 기판 온도 및 막 특성 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도5는 수평축에 [O]/[C], 수직축에 기판 온도를 도시함으로써 다이아몬드 층(2)의 재료 가스, 기판 온도 및 막 특성 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도6은 본 발명의 제2 테스트의 고배향 다이아몬드 막의 사진(SEM 사진: × 350).
도7a는 본 발명에 따른 예8의 다이아몬드 막의 단면의 사진(SEM 사진: × 250)이며, 도7b는 다이아몬드 막의 음극선 발광 이미지의 사진(× 250).
도8은 수평축에 파장, 수직축에 강도를 도시함으로써 예8의 다이아몬드 막의 음극선 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 2: 다이아몬드 층
3: 기판
4: 배향성 결정
5: 비배향성 결정
6: 플라즈마
7: 배향성 다이아몬드 핵
본 발명은 결정 입자가 고배향성인 고배향 다이아몬드 막, 그 제조 방법, 및 고배향 다이아몬드 막을 갖는 전자 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 트랜지스터 및 다이오드 등의 전자 장치에 적절한 고배향 다이아몬드 막, 그 제조 방법, 및 고배향 다이아몬드 막을 갖는 전자 장치에 관한 것이다.
고배향 다이아몬드 막은 넓은 의미로는 다결정 막이지만, 결정 입자의 성장 방향 및 평면 내 방향 모두가 일 방향으로 배향되고 표면이 일련의 평평한 (001) 면의 특징적인 상태에 있다. 따라서, 고배향 다이아몬드 막은 표면 근처의 결정 결손 밀도가 일반적인 다결정 막에서보다 낮고 표면 근처의 캐리어 이동성이 일반적인 다결정 막에서보다 약 2자리수가 높다고 공지되어 있다. 이로 인해, 횡방향으로의 캐리어 이동성을 이용하는 전계 효과 트랜지스터 등의 전자 장치에 고배향 다이아몬드 막이 적절하다고 생각된다.
이러한 고배향 다이아몬드 막은 예컨대 메탄 가스를 함유하는 가스 상 내에 음의 바이어스 전압을 인가하면서 실리콘 기판을 마이크로파 조사시킴으로써 형성될 수 있다(미국 특허 제5,523,160호 참조). 따라서, 평평한 표면을 갖는 헤테로에피택셜(heteroepitaxial) 다이아몬드 막을 준비하는 방법이 비. 디슐러(B. Dischler)와 씨. 와일드(C. Wild)의 저압 합성 다이아몬드(1998년: 153 내지 158 페이지)(이하 비특허 문헌이라 함)에 제안되어 있다. 이 방법에서, 바이어스 전압을 기판에 인가한 후, 결정 입자의 배향성 정도를 개선하기 위해 3.9 내지 4.5 ㎛/hr의 속도로 다이아몬드의 현저한 [001] 성장(제1 성장)이 수행된 후, 표면을 평평화하기 위해 2 ㎛/hr 이하의 속도로 다이아몬드의 표면 평평화 성장(제2 성장)이 수행된다.
전술된 종래의 기술은 이하와 같은 몇몇 문제점을 갖는다. 다이아몬드 막을 갖는 트랜지스터 등의 전자 장치에서, 장치의 특성은 다이아몬드 결정 입자 크기의 증가에 따라 개선된다. 예컨대, 트랜지스터에 적용할 때, 게이트 길이가 일반적으로 30 내지 100 ㎛이기 때문에, 고배향 다이아몬드 막은 적어도 30 ㎛, 바람직하게는 100 ㎛ 이상의 결정 입자 크기를 가져야 한다. 고배향 다이아몬드 막이 비특허 문헌에 개시된 방법에 따라 준비될 때, 다이아몬드 결정은 제1 성장에서 원주형으 로 성장하여 점차적으로 입자 크기를 증가시킨다. 그러나, 증가 속도가 느리기 때문에, 30 ㎛ 이상의 결정 입자 크기를 보장하기 위해 큰 두께를 갖는 막이 요구되는데, 이는 문제이다.
또한, 평평한 표면을 갖는 다이아몬드 막이 바람직하다. 그러나, 비특허 문헌에 설명된 방법에서, [111] 배향에서의 성장 속도가 [001] 배향에서보다 빠르게 되는 조건하에서 제2 성장에서의 다이아몬드가 합성된다. 따라서, 비배향성 결정이 약간 돌출하더라도, 비배향성 결정은 현저하게 성장한다. 비배향성 결정을 포함하는 고배향 다이아몬드 막이 기판 등의 전자 장치에 적용될 때, 연마에 의해 야기된 내부 손상을 방지하고 도핑하기 위해 막이 다이아몬드 막 상에 에피택셜형으로(epitaxially) 증착된 후 표면은 연마에 의해 평평화된다. 이는 비배향성 결정 부분에서 성장 섹터를 변화시킨다. 불순물의 분포 계수가 성장 섹터 내에서 상이하기 때문에, 비배향성 결정 부분과 다른 부분 각각은 에피택셜형으로 성장한 막에 불순물이 도핑될 때 서로 상이한 불순물 함량을 갖는다. 이는 장치 이동을 위해서 바람직하지않다. 따라서, 비특허 문헌에 개시된 방법이 수행될 때, 제1 성장은 비배향성 결정이 돌출하지 않을 때까지 수행되어야 한다. 따라서, 예컨대 50 ㎛ 이하의 두께를 갖는 얇은 막이 이 방법에 의해 형성될 수 없으며, 이는 문제이다.
비특허 문헌은 5 ㎛ 이하의 막 두께를 갖는 부드러운 다이아몬드 막이 버퍼 층으로서 양호한 SiC 막을 사용하여 형성될 수 있다는 것을 개시한다. 그러나, 이 경우, 막 두께에 대한 평균 결정 입자 크기의 비(평균 결정 입자 크기/막 두께)는 여전히 1/2 이하여서, 30 ㎛ 이상의 평균 결정 입자 크기를 산출하기 위해 큰 막 두께가 요구된다. 이러한 문제는 아직까지 해결되지 않았다.
본 발명은 이러한 문제점을 고려하여 완성되었다. 따라서, 본 발명의 목적은 표면이 평평하지만 비배향성 결정을 포함하지 않으며 막 두께가 종래 막에서보다 작더라도 결정 입자 크기가 큰 고배향 다이아몬드 막을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 고배향 다이아몬드 막과, 고배향 다이아몬드 막을 갖는 전자 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 태양에 따른 고배향 다이아몬드 막은 {111} 섹터 성장에 의해 증착된 제1 다이아몬드 층과, 결정 입자 크기가 제1 다이아몬드 층으로부터의 거리에 따라 증가하도록 {100} 섹터 성장에 의해 제1 다이아몬드 층 상에 증착된 제2 다이아몬드 층을 포함하며, 표면에서의 제2 다이아몬드 층의 평균 결정 입자 크기는 Da(㎛)로 표시되고, 제1 다이아몬드 층과 제2 다이아몬드 층의 경계에서의 제1 다이아몬드 층의 평균 결정 입자 크기 또는 경계가 제2 다이아몬드 층의 표면과 평행하지 않을 때 경계에 가장 가까우며 제2 다이아몬드 층의 표면과 평행한 단면에서의 제1 다이아몬드 층의 평균 결정 입자 크기는 Db(㎛)로 표시되고, 제2 다이아몬드 층의 표면으로부터 경계 또는 단면까지의 거리는 L(㎛)로 표시되고, 이하의 수학식에 의해 계산되는 입자 크기 증가율 M(％)은,
M = {(Da - Db)/L} × 100 … (1)
50％ 이상이다.
본 발명에서, 입자 크기 증가율(M)이 50％ 이상이 되도록 결정 입자 크기가 급격히 증가하기 때문에, 막 두께가 종래의 막에서보다 작더라도 큰 입자 크기를 갖는 고배향 다이아몬드 막이 산출될 수 있다. 또한, 고배향 다이아몬드 막이 {111} 섹터 성장에 의해 증착된 제1 다이아몬드 층 상의 {100} 섹터 성장에 의해 증착된 제2 다이아몬드 층을 갖기 때문에, 표면은 평평하며 비배향성 결정을 거의 포함하지 않는다. 이로 인해, 표면을 평평화하기 위한 연마 등의 공정이 불필요하다. 또한, 전자 장치에 사용되는 고배향 다이아몬드 막은 전하의 도전을 방지하지 않는다. 또한, 다이아몬드가 고배향 다이아몬드 막의 표면 상에 에피택셜형으로 증착되더라도, 불순물 함량의 편차가 발생하지 않아, 평평한 표면을 갖는 에피택셜 막이 산출될 수 있다.
제1 다이아몬드 층의 제2 다이아몬드 층 측에서의 외면 층은 인접 결정 입자의 오일러 각도 {α, β, γ} 사이의 차이 {Δα, Δβ ,Δγ}가 |Δα| ≤ 1˚, |Δβ| ≤ 1˚, |Δγ| ≤ 1˚가 되도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 제2 다이아몬드 층은 표면이 평평하고 비배향성 결정을 거의 포함하지 않도록 제1 다이아몬드 층 상에 증착될 수 있다. 여기서, 오일러 각도 {α, β, γ}는 결정 입자의 결정 배향을 보여주는 값이다.
제2 다이아몬드 층의 표면에서의 평균 결정 입자 크기는 바람직하게는 30 ㎛ 이상이며, 더욱 바람직하게는 100 ㎛ 이상이다. 이로 인해, 고배향 다이아몬드 막이 적용되는 트랜지스터의 특성이 개선될 수 있다.
제2 다이아몬드 층의 표면은 (100) 평면으로 제조될 수 있다. 이로 인해, 표면이 평평화될 수 있다.
본 발명의 제2 태양에 따른 고배향 다이아몬드 막의 제조 방법은 화학 기상 증착 방법에 의해 다이아몬드 결정의 {111} 섹터 성장에 의해 기판 상에 제1 다이아몬드 층을 증착하는 단계와, 탄소 함유 가스와 산소 가스를 함유하는 재료 가스상 혼합물을 사용하여 화학 기상 증착 방법에 의해 다이아몬드 결정의 {100} 섹터 성장에 의해 제1 다이아몬드 층 상에 제2 다이아몬드 층을 증착하는 단계를 포함하며, 재료 가스의 가스 압력은 133 hPa 이상이며, 탄소 원자의 양(몰)과 산소 원자의 양(몰) 사이의 차이를 전체 가스 분자의 양(몰)으로 나눔으로써 계산된 값이 -0.2 × 10-2 이상이고 탄소 원자의 양(몰)에 대한 산소 원자의 양(몰)의 비(O/C)가 1.2 이하가 되도록 재료 가스 성분이 결정되며, 기판의 온도가 750 ℃보다 높고 1000 ℃보다 낮다.
본 발명에서, 제2 다이아몬드 층 내의 결손이 감소될 수 있고, 제2 다이아몬드 층이 증착될 때 가스상 성분의 조건을 최적화함으로써 평균 입자 크기 증가율이 50％ 이상으로 증가될 수 있다.
고배향 다이아몬드 막의 제조 방법에서, 탄소 원자의 양(몰)과 산소 원자의 양(몰) 사이의 차이를 전체 가스 분자의 양(몰)으로 나눔으로써 계산된 값이 1.0 × 10-2 이상이거나 또는 탄소 원자의 양(몰)에 대한 산소 원자의 양(몰)의 비(O/C)가 0.5 이하가 되도록 재료 가스 성분이 결정될 때, 제2 다이아몬드 층을 증착하는 단계에서의 기판 온도는 750 ℃ 내지 900 ℃ 사이일 수 있다. 이로 인해, 제2 다이아몬드 층 내의 결손 발생이 억제될 수 있다.
제2 다이아몬드 층은 예컨대 플라즈마 기상 증착 방법 또는 고온 필라멘트 기상 증착 방법에 의해 증착될 수 있다. 이로 인해, 제2 다이아몬드 층의 표면 내의 비배향성 결정이 감소될 수 있다.
제1 다이아몬드 층을 증착하는 단계에서, 배향성 다이아몬드 핵이 기판의 표면 상에 형성될 수 있다. 그 다음, 산소 가스를 함유하지 않는 재료 가스상 혼합물을 사용하여 화학 기상 증착 방법에 의해 기판 상에 다이아몬드 결정의 {111} 섹터 성장에 의해 제1 다이아몬드 층이 기판 상에 증착될 수 있다.
제2 다이아몬드 층을 증착하는 단계에서, 제2 다이아몬드 층은 산소 가스의 비를 점차적으로 또는 단계적으로 상승시키면서 다이아몬드 결정의 {100} 섹터 성장에 의해 증착될 수 있다. 이로 인해, 제2 다이아몬드 층은 입자 크기 증가와 성장 속도의 적절한 균형을 이루어 효율적으로 증착될 수 있다.
본 발명의 제3 태양에 따른 다이아몬드 전자 장치는 전술된 고배향 다이아몬드 막을 포함한다.
본 발명에 따르면, 다이아몬드 전자 장치는 전술된 고배향 다이아몬드 막을 갖기 때문에, 종래의 다이아몬드 전자 장치에 비해 특징이 개선되고 비용이 감소될 수 있다.
전자 장치는 예컨대 트랜지스터일 수 있다.
본 발명에 따르면, 입자 크기 증가율(M)이 50％ 이상이 되도록 결정 입자 크기가 급격히 증가된다. 따라서, 막 두께가 종래 막에서보다 작더라도 결정 입자 크기가 증가될 수 있다. 제2 다이아몬드 층은 {111} 섹터 성장에 의해 증착된 제1 다이아몬드 층 상에 {100} 섹터 성장에 의해 증착된다. 따라서, 표면이 평평하고 비배향성 결정을 포함하지 않는 고배향 다이아몬드 막이 산출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고배향 다이아몬드 막이 이제 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명될 것이다. 도1은 일 실시예에 따른 고배향 다이아몬드 막을 도시하는 개략 다이어그램이다. 도1에서, 비배향성 결정은 용이하게 보기 위해 미세하게 해칭되어 도시된다. 도1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 고배향 다이아몬드 막은 사실상 일정한 결정 입자 크기를 갖는 제1 다이아몬드 층(1)과, 제1 다이아몬드 층(1) 상의 제2 다이아몬드 층(2)을 포함한다. 제2 다이아몬드 층(2)은 결정 입자 크기가 제1 다이아몬드 층(1)으로부터의 거리에 따라 증가하는 부분을 포함한다. 제2 다이아몬드 층의 표면 내에 나타나는 다이아몬드 결정은 50％ 이상의 입자 크기 증가율로 제1 다이아몬드 층과 제2 다이아몬드 층 사이의 경계로부터의 결정의 연속 성장에 의해 형성된다.
다이아몬드 층(1)은 실리콘, 니켈, 백금, 이리듐, 팔라듐, 사파이어, 갈륨, 질화물, 탄화 실리콘, 스트론튬 티타네이트 등으로 제조된 기판(3) 상의 다이아몬드 결정의 {111} 섹터 성장에 의해 주로 증착된다. 이 경우, 각각의 인접 결정 입자의 오일러 각도 {α1, β1, γ1}과 {α2, β2, γ2} 사이의 차이 {(α1 -α2), (β1 - β2), (γ1 - γ2)}가 {Δα, Δβ ,Δγ}로 정의될 때, 다이아몬드 층(1)의 다이아몬드 층(2) 측에서 외면 층은 바람직하게는 |Δα| ≤ 1˚, |Δβ| ≤ 1˚, |Δ γ| ≤ 1˚가 되도록 차이를 갖는다. 이에 의해, 비배향성 결정을 거의 포함하지 않는 평평한 표면을 갖는 다이아몬드 층(2)이 다이아몬드 층(1) 상에 증착될 수 있다. 외면 층은 두께 방향으로 다이아몬드 층(1)의 다이아몬드 층(2) 측에서 표면으로부터 적어도 50 ㎛의 범위 내에서 다이아몬드 층(1)을 포함한다.
다이아몬드 층(2)은 다이아몬드 결정의 {100} 섹터 성장에 의해 주로 증착된다. 표면, 즉 본 실시예에 따른 고배향 다이아몬드 막의 표면은 (100) 평면에 의해 구성된 평평한 평면이다. 제2 다이아몬드 층(2)의 표면은 바람직하게는 입자 경계 외의 부분에서 100 nm 이하의 평균 조도(Ra)를 갖는다. 본 실시예의 평균 조도(Ra)는 JIS B0601: 산술 평균 조도(Ra)를 기초로 한다. 다이아몬드 층(2)은 주로 배향성 결정(4)에 의해 구성되고, 표면은 비배향성 결정(5)을 거의 포함하지 않는다. 다이아몬드 층(2)의 표면에서 평균 결정 입자 크기는 30 ㎛ 이상이다. 입자 크기는 약 10 ㎜로 증가될 수 있지만, 100 ㎛ 내지 1 ㎜의 입자 크기가 바람직하다.
본 실시예에 따른 고배향 다이아몬드 막에서, 표면에서 제2 다이아몬드 층(2)의 평균 결정 입자 크기는 Da(㎛)로 표시된다. 제1 다이아몬드 층(1)과 제2 다이아몬드 층(2)의 (도1의 선 A-A로 도시된) 경계가 제2 다이아몬드 층(2)의 표면과 평행할 때, 경계에서 제1 다이아몬드 층(1)의 평균 결정 입자 크기는 Db(㎛)로 표시된다. 경계가 제2 다이아몬드 층(2)의 표면과 평행하지 않을 때, 제2 다이아몬드 층(2)의 표면에 평행하고 제1 다이아몬드 층(1) 내의 경계에 가장 가까운 단면에서의 제1 다이아몬드 층(1)의 평균 입자 크기는 Db(㎛)로 표시된다. 또한, 다이 아몬드 층(2)의 표면과 경계 또는 단면(선 A-A) 사이의 거리는 L(㎛)로 표시된다. 본 발명에서, Da, Db 및 L을 사용하여 이하의 수학식 2에 의해 계산된 입자 크기 증가율 M(％)은 50％ 이상이다. 큰 입자 크기 증가율(M)이 바람직하다. 본 실시예에 따른 고배향 다이아몬드 막에서, 제조 조건을 조절함으로써 약 500％의 입자 크기 증가율(M)이 달성될 수 있다. 입자 크기 증가율(M)은 막 증착 속도와의 균형의 관점에서 바람직하게는 60％ 내지 500％, 더욱 바람직하게는 60％ 내지 200％이다.
M = {(Da - Db)/L} × 100 … (2)
본 실시예에 따른 고배향 다이아몬드 막의 제조 방법이 이제 설명될 것이다. 도2a 내지 도2e는 본 실시예에 따른 처리 순서에서 고배향 다이아몬드 막의 제조 방법을 도시하는 개략 다이어그램이다. 도2c 내지 도2e에서, 비배향성 결정은 용이하게 보기 위해 미세한 해칭으로 도시된다. 먼저, 도2a를 참조하면, 실리콘, 니켈, 백금, 이리듐, 팔라듐, 사파이어, 질화 갈륨, 탄화 실리콘, 스트론튬 티타네이트 등으로 제조된 기판(3)이 준비된다. 그 다음, 도2b를 참조하면, 기판(3)의 표면 상에 배향성 다이아몬드 핵(7)을 형성하도록 메탄과 수소 가스 플라즈마에 노출되어 바이어스 전압이 기판(3)에 인가된다.
도2c를 참조하면, 재료 가스로서 메탄과 수소의 가스상 혼합물을 사용하여 화학 기상 증착(CVD) 방법에 의해 기판(3) 상의 다이아몬드의 {111} 섹터 성장이 수행된다. 이는 비배향성 결정의 성장을 억제하고 비배향성 결정(5)과 배향성 결정(4)의 높이 차이를 생성한다. 즉, 인접 결정 입자의 오일러 각도 사이의 차이 { Δα, Δβ ,Δγ}가 |Δα| ≤ 1˚, |Δβ| ≤ 1˚, |Δγ| ≤ 1˚인 외면 층을 갖는 다이아몬드 층(1)이 증착된다. 이러한 구성을 갖는 다이아몬드 층(1)에 의해, 다이아몬드 층(1) 상에 증착될 다이아몬드 층(2) 내의 결정 입자 크기가 효율적으로 증가될 수 있다.
다이아몬드 층(1)의 두께는 다이아몬드 결정의 충분한 정도의 배향이 달성되는 한 어떤 제한도 갖지 않는다. 그러나, 평균 결정 입자 크기가 크더라도 작은 두께를 갖는 고배향 다이아몬드 막을 산출하기 위해 얇은 다이아몬드 층(1)이 바람직하다. 또한, 다이아몬드 층(1)의 표면 상태도 어떤 제한도 갖지 않는다. 예컨대, 표면은 기판(3)의 표면과 평행한 현저한 (100) 평면의 평평한 면일 수 있거나 또는 <100> 방향에서 피크를 갖는 피라미드 상태일 수 있다.
도2d 및 도2e에 도시된 바와 같이, 재료 가스로서 메탄, 수소 및 산소의 가스상 혼합물을 사용하여 CVD 방법에 의해 다이아몬드의 {100} 섹터 성장에 의해 다이아몬드 층(2)이 다이아몬드 층(1) 상에 증착된다. CVD 방법에서, 표면이 미세한 거칠기를 가질 때, 돌출부에서의 성장 속도는 오목부에서와 상이하다. CVD 방법의 가장 바람직한 예는 전기장이 돌출부를 덮는 경향이 있어 돌출부에서의 다이아몬드의 성장 속도가 오목부에서보다 빠른 플라즈마 CVD 방법이다. 또한, 전기장이 바이어스 전압을 인가함으로써 돌출부를 덮는 경향이 있어서 돌출부에서의 다이아몬드의 성장 속도가 오목부에서보다 빠른 고온 필라멘트 CVD 방법도 사용될 수 있다.
이 단계에서, 재료 가스의 압력은 133 hPa 이상으로 유지된다. 증착될 다이아몬드 층(2)의 결정 입자 크기는 다이아몬드 층(2)이 증착될 때의 가스 압력에 따 라 증가한다. 재료 가스의 압력은 1013 hPa의 대기압 부근일 수 있지만, 267 hPa 이하의 재료 가스 압력이 바람직하다. 도3a 및 도3b는 가스 압력이 133 hPa보다 낮을 때(본 발명의 범위 외에 있음)의 처리 순서에서 다이아몬드 층(2)의 막 증착 상태를 도시하는 개략 다이어그램이다. 가스 압력이 133 hPa보다 낮을 때, 재료 가스 내의 활성 분자와 활성 원자(이하, 이들은 집합적으로 활성 종이라 함)의 자유 경로는 길다. 따라서, 활성 종은 표면 내의 미세한 거칠기로부터의 상당한 영향없이 표면에 도달한다. 도3a에 도시된 바와 같이, 플라즈마(6)는 다이아몬드 층(1)의 표면 내에 형성된 거칠기를 추적하도록 다이아몬드 층(1)의 표면을 동일하게 덮는다. 따라서, 온도 차가 감소되고 성장 속도가 동일하게 된다. 결과로서, 도3b에 도시된 바와 같이, 배향성 결정(4)뿐만 아니라 비배향성 결정(5)도 성장하여, 비배향성 결정(5)이 다이아몬드 막의 표면 내에 나타나고 표면의 평평도가 감소된다. 또한, 결정 크기 증가율도 감소된다.
반면, 가스 압력이 본 실시예에서와 같이 133 hPa과 동일하거나 또는 높을 때, 활성 종의 자유 경로는 짧다. 일반적으로, 플라즈마와 다이아몬드 막 사이의 전극 분포는 돌출부에 집중되도록 하는 특성을 갖는다. 본 실시예에 따른 고배향 다이아몬드 막의 제조 방법에서, 활성 종의 자유 경로가 짧기 때문에, 도2d에 도시된 바와 같이, 활성 종은 오목부에 거의 도달하지 못한다. 따라서, 플라즈마(6)가 약화되어 온도를 감소시키기 때문에 오목부에서의 성장 속도가 감소된다. 반면, 많은 양의 활성 종이 돌출부에 도달하여 온도를 증가시키기 때문에 돌출부에서의 성장 속도가 증가된다. 결과로서, 결정이 오목부에서, 즉 비배향성 결정(5) 상에 서 성장하지 않지만, 결정은 돌출부에서, 즉 배향성 결정(4) 상에서 크게 성장한다. 그러나, 이러한 것만으로는, 결정의 높이 차가 강화되고 표면의 평평화가 달성될 수 없다. 그 다음, 표면에서 결정의 높이 차의 증가는 재료 가스 내의 산소 함량을 조절함으로써 억제될 수 있다. 돌출부 높이가 커질 때, 돌출부에서의 온도는 너무 높아진다. 예컨대, 1000 ℃를 초과한다. 산소 원자를 함유하지 않는 재료 가스를 사용함으로써, 비다이아몬드 탄소, 미세결정 다이아몬드 및 쌍결정(twin-crystalline) 다이아몬드가 이러한 돌출부에서 성장하기 시작한다. 반면, 산소는 다이아몬드 층 내에 생성된 에칭 결손에 영향을 주고, 영향은 온도에 따라 증가된다. 따라서, 도2e에 도시된 바와 같이, 재료 가스가 본 실시예에서와 같이 적절한 함량으로 산소 원자를 함유할 때, 다이아몬드 층 내의 비다이아몬드 탄소, 미세결정 다이아몬드 및 쌍결정 다이아몬드의 발생이 억제될 수 있다. 따라서, 다이아몬드 층의 표면 내의 거칠기가 특정 높이 차보다 크게 증가하지 않는다. 따라서, 표면이 평평화된다.
이 단계에서 하부 층의 다이아몬드 층(1)의 형상이 중요하다. <100> 방향에서의 성장 속도가 가장 높도록 하는 조건에서 다이아몬드 층(1)이 합성되기 때문에, 각각의 결정은 <100> 방향에서 피크를 갖는 피라미드 상태를 갖는다. 그러나, 각각의 결정의 <100> 방향은 ±5°내에서 기판에 대해 경사를 갖는다. 이는 실리콘과 다이아몬드의 격자 상수의 차이에 의해 야기된다고 여겨진다. <100> 방향에서의 성장 속도가 일정하다고 생각되기 때문에, 기판의 표면에 대해 가장 높은 피크를 갖는 결정은 경사를 갖지 않는다. 다이아몬드 층(2)이 증착될 때, 높은 피크 를 갖는 결정이 빨리 성장한다. 따라서, 경사를 갖지 않는 결정은 바람직하게는 성장하고 입자 크기가 증가한다. 그 다음, 경사를 갖지 않는 결정만이 더욱 성장하여 입자 경계에서 서로 접촉하게 된다. 이는 복수의 결정을 쉽게 합체하게 하여, 입자 크기가 급속도로 증가된다.
또한, 다이아몬드 층(2)의 증착 동안의 재료 가스 성분과 기판 온도도 막의 특성에 영향을 준다. 따라서, 본 실시예에 따른 고배향 다이아몬드 막의 제조 방법에서, 탄소 원자의 양(몰) [C]과 산소 원자의 양(몰) [O] 사이의 차이를 전체 가스 분자의 양(몰) [CH3 + H2 + O2]으로 나눔으로써 계산된 값, 즉, ([C] - [O])/[CH3 + H2 + O2]이 -0.2 × 10-2 이상이고 탄소 원자의 양(몰) [C]에 대한 산소 원자의 양(몰) [O]의 비, 즉 [O]/[C]가 1.2 이하가 되도록 재료 가스 성분이 바람직하게 결정된다. 구체적으로, ([C] - [O])/[CH3 + H2 + O2]의 바람직한 범위는 0 내지 0.04이고, [O]/[C]의 바람직한 범위는 0 내지 1.00이다. 기판 온도는 750 ℃보다 높고 1000 ℃보다 낮다. 그러나, 탄소 원자의 양(몰) [C]과 산소 원자의 양(몰) [O] 사이의 차이를 전체 가스 분자의 양(몰) [CH3 + H2 + O2]으로 나눔으로써 계산된 값이 1.0 × 10-2 이상이거나 또는 탄소 원자의 양(몰) [C]에 대한 산소 원자의 양(몰) [O]의 비([O]/[C])가 0.5 이하일 때, 기판 온도의 상한은 900 ℃이다.
도4는 수평축에 ([C] - [O])/[CH3 + H2 + O2], 수직축에 기판 온도를 도시함으로써 다이아몬드 층(2)의 재료 가스, 기판 온도 및 막 특성 사이의 관계를 도시 하는 그래프이다. 도5는 수평축에 [O]/[C], 수직축에 기판 온도를 도시함으로써 다이아몬드 층(2)의 재료 가스, 기판 온도 및 막 특성 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, ([C] - [O])/[CH3 + H2 + O2]가 -0.2 × 10-2보다 작거나 또는 [O]/[C]가 1.2보다 클 때, {100} 섹터 성장 동안 다이아몬드가 에칭되고 다이아몬드 층(2)이 증착되지 않을 수 있다. 기판 온도가 750 ℃ 이하일 때, 막 증착 속도는 0.4 ㎛/hr보다 낮게 된다. 따라서, 제조 비용이 증가하고, 동시에, {100} 섹터 성장 동안 다이아몬드가 에칭되고 다이아몬드 층(2)이 증착될 수 없다. 역으로, 기판 온도가 1000 ℃ 이상일 때, 쌍결정 또는 미세결정이 다이아몬드 층(2) 내에 생성되어 결손을 증가시키는데, 이는 비실용적이다. ([C] - [O])/[CH3 + H2 + O2]가 1.0 ×10-2 이상이거나 [O]/[C]가 0.5 이하일 때, 기판 온도를 900 ℃보다 높게 상승시킴으로써 쌍결정이 다이아몬드 층(2) 내에 생성되어 결손을 증가시킨다.
도1을 참조하면, 다이아몬드 층(1)은 {111} 섹터 성장에 의해 증착되고 사실상 일정한 결정 입자 크기를 갖는다. 다이아몬드 층(2)은 다이아몬드 층(1) 상의 {100} 섹터 성장에 의해 증착되어, 다이아몬드 층(2)의 결정 입자 크기가 다이아몬드 층(1)으로부터의 거리에 따라 증가한다. 따라서, 다이아몬드 층(1)과, 다이아몬드 층(1) 상에 증착된 다이아몬드 층(2)을 포함하는 고배향 다이아몬드 막이 산출된다. 다이아몬드 층(1)과 다이아몬드 층(2)은 {111} 섹터 성장과 {100} 섹터 성장에 의해 각각 증착되는데, 이는 음극선 발광 스펙트럼에 의해 확인될 수 있다. 구체적으로, 음극선 발광 스펙트럼에서, 420 내지 440 nm에서 피크를 갖고 약 70 nm의 절반 폭을 갖는 밴드(A)라 하는 발광 밴드는 {111} 섹터 성장에서 약하게 나타나고 {100} 섹터 성장에서 강하게 나타난다. 따라서, 본 실시예에 따른 고배향 다이아몬드 막의 음극선 발광 스펙트럼에서, 밴드(A)가 거의 관찰되지 않고 575 nm 중심이 다이아몬드 층(1) 내에서 현저하다. 반면, 밴드(A)는 다이아몬드 층(2) 내의 575 nm 중심보다 강하게 나타난다. 이는 다이아몬드 층(1)이 {111} 섹터 성장에 의해 증착되고 다이아몬드 층(2)이 {100} 섹터 성장에 의해 증착된다는 것을 입증한다.
제2 다이아몬드 층(2)의 증착이 이제 설명될 것이다. {100} 섹터 성장의 시작시, 성장 속도의 관점에서 저함량의 산소가 더 좋다. 산소가 시작부터 고함량으로 존재할 때, 성장 속도는 느리다. 그러나, 성장 속도가 너무 빠를 때, 입자 크기는 충분히 증가될 수 없다. 따라서, 이러한 관점에서 산소 가스 함량을 제어함으로써, 제2 다이아몬드 층도 다이아몬드 결정의 {100} 섹터 성장에 의해 증착될 수 있다. 시작시 저함량(O/C)의 산소 가스를 사용한 후 산소 가스 함량을 점차적으로 또는 단계적으로 증가시킴으로써 성장 속도와 입자 크기의 증가 사이의 균형을 이루어 제2 다이아몬드 층이 효율적으로 증착될 수 있다.
본 실시예에 따른 고배향 다이아몬드 막의 표면은 평평하며 비배향성 결정을 거의 포함하지 않아, 표면을 평평화하기 위한 연마 등의 공정이 불필요하다. 또한, 전자 장치 내에 사용되는 고배향 다이아몬드 막은 전하의 도전을 방지하지 않 는다. 또한, 다이아몬드 막이 고배향 다이아몬드 막의 표면 상에 에피택셜형으로 증착되더라도, 불순물 함량의 편차가 발생하지 않고 증착 후의 표면의 평평도가 상실되지 않는다. 따라서, 고배향 다이아몬드 막은 이러한 유리한 효과를 갖는다. 또한, 본 실시예에 따른 고배향 다이아몬드 막은 50 ㎛ 이상의 큰 평균 결정 입자 크기를 갖고 결정 입자 크기는 입자 크기 증가율(M)이 50％ 이상이 되도록 급격히 증가하여, 막 두께가 종래 막에서보다 작더라도 큰 입자 크기를 갖는 고배향 다이아몬드 막이 산출될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 고배향 다이아몬드 막은 입자 경계와 비배향성 결정의 성능을 감소시킬 수 있는 트랜지스터와 다이오드 등의 전자 장치에 사용하기에 적절하며 투광성 윈도우로서 적절하다. 고배향 다이아몬드 막의 적용에 의해 성능 향상 및 제조 비용 감소가 수 있다.
예
본 발명의 유리한 효과가 본 발명의 범위 외에 있는 비교예와 비교하여 예를 참조하여 이제 설명될 것이다.
제1 테스트
먼저, 제1 테스트의 결과가 설명될 것이다. (100) 평면에 의해 구성된 표면을 갖는 실리콘 기판이 마이크로파 CVD 시스템 내에 위치되었고, 33 hPa의 압력과 300 표준 ㎤/min(sccm)의 유량을 갖는 조건하에서 메탄 2 체적％와 수소 98 체적％의 가스상 혼합물의 유동 하에서 650 ℃의 기판 온도에서 15분 동안 마이크로파로 조사되었다. 이때, 마이크로파 입력 전력은 약 1 ㎾였고, 기판 온도를 650 ℃로 유지하도록 약간 제어되었다. 동시에, 음의 바이어스 전압이 실리콘 기판에 인가 되어 10 mA/㎠의 전류가 흘렀다. 따라서, 배향성 다이아몬드 핵이 실리콘 기판의 표면 상에 형성되었다.
그 다음, 160 hPa의 압력과 400 표준 ㎤/min(sccm)의 유량의 조건 하에서 재료 가스의 유동 하에서 800 내지 850 ℃의 기판 온도에서 재료 가스로서 메탄 2 체적％와 수소 98 체적％ 의 가스상 혼합물을 사용함으로써 마이크로파 CVD 시스템으로 다이아몬드 결정의 {111} 섹터 성장에 의해 약 2 내지 8 ㎛의 두께를 갖도록, 다이아몬드 층이 실리콘 기판 상에 증착되었다. 이 다이아몬드 층의 결정 입자 크기는 사실상 일정하였다.
표1에 도시된 조건 하에서 재료 가스로서 메탄, 수소 및 산소의 가스상 혼합물을 사용하여 {111} 섹터 상장에 의해 증착된 다이아몬드 층 상에 {100} 섹터 성장에 의해 다이아몬드 결정을 증착시킴으로써 예1 내지 예16과 비교예 1 내지 비교예9의 다이아몬드 막이 준비되었다. 이때, 재료 가스의 압력은 160 hPa이었고, 전체 가스의 유량은 400 표준 ㎤/min(sccm)이었다. 결과적인 다이아몬드 막의 막 증착 속도, 입자 크기 증가율 및 표면 상태가 평가되었다. 결과는 표1에 도시된다.
Figure 112005068728875-PAT00001
표1에 도시된 바와 같이, 기판 온도가 900 ℃보다 높은 비교예1 내지 비교예4의 다이아몬드 막은 [O]/[C]가 0.5 이하였더라도 쌍결정을 포함하는 표면을 가졌다. 기판 온도가 750 ℃ 이하인 비교예 5, 비교예6 및 비교예9의 다이아몬드 막에서, {100} 섹터 성장 동안 다이아몬드가 에칭되어, 다이아몬드 층은 {111} 섹터 성장에 의해 준비된 다이아몬드 층 상에 증착되지 않았다. 또한, ([C] - [O])/[CH3 + H2 + O2]가 0.2 × 10-2보다 작은 비교예 7 및 비교예8의 다이아몬드 막에서, {100} 섹터 성장 동안에 다이아몬드가 유사하게 에칭되어, 다이아몬드 층은 {111} 섹터 성장에 의해 준비된 다이아몬드 층 상에 증착되지 않았다. 반면, 예1 내지 예15의 모든 다이아몬드 막은 50％보다 높은 입자 크기 증가율을 나타내었고, 평균 증가율은 70％였으며 가장 높은 증가율은 112％였다(예2). 비배향성은 이들 다이아몬드 막의 표면 내에서 관찰되지 않았고, 표면은 평평하였다. 또한, 가장 낮은 막 증착 속도는 0.4 ㎛/hr(예1)였으며, 가장 높은 막 증착 속도는 17.3 ㎛/hr(예11)였다.
비교예10으로서, 재료 가스 압력이 67 hPa인 것을 제외하고는 예6, 예7 및 예8에서와 동일한 조건 하에서 다이아몬드 결정의 {111} 섹터 성장에 의해 증착된 다이아몬드층 각각 상에 다이아몬드 결정의 {100} 섹터 성장에 의해 다이아몬드 층이 증착되었다. 모든 다이아몬드 막의 표면은 평평하였지만, 결정 입자 크기는 사실상 증가되지 않았고 몇몇 비배향성 결정이 표면 내에서 관찰되었다. 또한, 막 증착 속도는 0.3 ㎛/hr 이하였다.
제2 테스트
다음으로, 제2 테스트의 결과가 설명될 것이다. 제1 테스트에서와 동일한 방법 및 조건으로, 다이아몬드 결정이 {111} 섹터 성장에 의해 실리콘 기판 상에 증착된 후, 표1에 도시된 예6에서와 동일한 조건 하에서 결과적인 다이아몬드 층 상에 {100} 섹터 성장에 의해 다이아몬드 결정이 증착되었다. 그 다음, 표1에 도시된 예7에서와 동일한 조건 하에서 {100} 섹터 성장에 의해 다이아몬드 결정이 더욱 증착되었다. 입자 크기의 변화가 관찰되었다. 도6은 본 테스트에 따른 고배향 다이아몬드 막의 스캐닝 전자 현미경(SEM) 사진(× 350)이다. 도6에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(13) 상에 증착된 제1 다이아몬드 층(11)의 입자 크기(r11)는 평균적으로 약 3 ㎛였다. 제2 다이아몬드 층(12)의 막 두께가 8 ㎛였을 때, 입자 크기(r12)는 8 ㎛로 증가되었고(입자 크기 증가율: 약 60％) 표면은 평평해졌다. 또한, 동일한 조건 하에서 막 두께가 25 ㎛가 될 때까지 막이 증착되었지만, 입자 크기 증가율은 감소되었다. 또한, 변형된 조건 하에서 다이아몬드 층(12) 상에 제3 다이아몬드 층을 증착함으로써 입자 크기가 다시 증가하기 시작하였고, 막 두께가 약 40 ㎛가 될 때까지 평균 결정 입자 크기가 35 ㎛까지 증가하였다(입자 크기 증가율: 68％). 그 후, 입자 크기 증가율이 감소하였다. 마지막으로, 35 ㎛의 평균 결정 입자 크기를 갖는 고배향 다이아몬드 막과, 평평하며 비배향성 결정을 거의 포함하지 않는 표면이 산출되었다.
제3 테스트
다음으로, 제3 테스트의 결과가 설명될 것이다. 표1에 도시된 예8의 다이아몬드 막의 단면 관찰 및 음극선 발광 측정이 수행되었다. 도7a는 예8의 다이아몬드 막의 단면의 SEM 사진(× 250)이고, 도7b는 음극선 발광 이미지이다(× 250). 도8은 수평축에 파장, 수직축에 강도를 도시함으로써 예8의 다이아몬드 막의 음극선 발광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다. 도7a에 도시된 바와 같이, 예8의 다이아몬드 막은 다이아몬드 막(21) 상에 다이아몬드 층(22)을 가졌다. 다이아몬드 층(22)의 입자 크기는 성장함에 따라 증가되었으며 다이아몬드 층(21)의 입자 크기는 사실상 일정하였다. 또한, 도7a에서, 상부 층의 다이아몬드 층(22)은 2개의 층을 갖는 것으로 보이지만, 이는 막의 특성의 변화는 아니다. 이는 관찰 시간에서 전하 충전에 의한 것이다.
도7b에 도시된 음극선 발광 이미지에서, 흰색 부분은 431 nm의 파장을 갖는 광을 방사하였다. 도7b에 도시된 바와 같이, 상부 층의 다이아몬드 층(22)은 분명히 광을 방사하고 있지만, 하부 층의 다이아몬드 층(21)은 거의 광을 방사하지 않고 있다. 또한, 도8에 도시된 바와 같이, 상부 층의 다이아몬드 층(22)은 431 nm의 파장을 갖는 광을 현저히 방사하였고 575 nm 중심의 파장을 갖는 광을 약간 방사하였다. 반면, 하부 층의 다이아몬드 층(21)은 431 nm의 파장을 갖는 광을 거의 방사하지 않았고 575 nm 중심의 파장을 갖는 광만을 방사하였다. 또한, 이는 하부 층의 다이아몬드 층(21)이 {111} 섹터 성장에 의해 주로 증착되었고 상부 층의 다이아몬드 층(22)이 {100} 섹터 성장에 의해 주로 증착되었음을 입증한다.
따라서, 본 발명에 따른 고배향 다이아몬드 막은 트랜지스터와 다이오드 등의 전자 장치에 사용하기에 적절하며 투광성 윈도우로서 적절하다.
상기 구성에 따르면, 표면이 평평하지만 비배향성 결정을 포함하지 않으며 막 두께가 종래 막에서보다 작더라도 결정 입자 크기가 큰 고배향 다이아몬드 막을 제공할 수 있다. 또한, 고배향 다이아몬드 막과, 고배향 다이아몬드 막을 갖는 전자 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. {111} 섹터 성장에 의해 증착된 제1 다이아몬드 층과, 결정 입자 크기가 제1 다이아몬드 층으로부터의 거리에 따라 증가하도록 {100} 섹터 성장에 의해 제1 다이아몬드 층 상에 증착된 제2 다이아몬드 층을 포함하는 고배향 다이아몬드 막이며,
    표면에서의 제2 다이아몬드 층의 평균 결정 입자 크기는 Da(㎛)로 표시되고, 제1 다이아몬드 층과 제2 다이아몬드 층의 경계에서의 제1 다이아몬드 층의 평균 결정 입자 크기 또는 경계가 제2 다이아몬드 층의 표면과 평행하지 않을 때 경계에 가장 가까우며 제2 다이아몬드 층의 표면과 평행한 단면에서의 제1 다이아몬드 층의 평균 결정 입자 크기는 Db(㎛)로 표시되고, 제2 다이아몬드 층의 표면으로부터 경계 또는 단면까지의 거리는 L(㎛)로 표시되고,
    이하의 수학식에 의해 계산되는 입자 크기 증가율 M(％)은,
    M = {(Da - Db)/L} × 100
    50％ 이상인 고배향 다이아몬드 막.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 다이아몬드 층의 제2 다이아몬드 층 측에서의 외면 층 내의 인접 결정 입자의 오일러 각도 {α, β, γ} 사이의 차이 {Δα, Δβ ,Δγ}는 |Δα| ≤ 1˚, |Δβ| ≤ 1˚, |Δγ| ≤ 1˚인 고배향 다이아몬드 막.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 다이아몬드 층의 표면에서의 평균 결정 입자 크기는 30 ㎛ 이상인 고배향 다이아몬드 막.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 다이아몬드 층의 표면에서의 평균 결정 입자 크기는 100 ㎛ 이상인 고배향 다이아몬드 막.
  5. 제1항에 있어서, 제2 다이아몬드 층의 표면은 (100) 평면인 고배향 다이아몬드 막.
  6. 고배향 다이아몬드 막을 제조하는 방법이며,
    화학 기상 증착 방법에 의해 다이아몬드 결정의 {111} 섹터 성장에 의해 기판 상에 제1 다이아몬드 층을 증착하는 단계와,
    탄소 함유 가스와 산소 가스를 함유하는 재료 가스상 혼합물을 사용하여 화학 기상 증착 방법에 의해 다이아몬드 결정의 {100} 섹터 성장에 의해 제1 다이아몬드 층 상에 제2 다이아몬드 층을 증착하는 단계를 포함하며,
    재료 가스의 가스 압력은 133 hPa 이상이며, 탄소 원자의 양(몰)과 산소 원자의 양(몰) 사이의 차이를 전체 가스 분자의 양(몰)으로 나눔으로써 계산된 값이 -0.2 × 10-2 이상이고 탄소 원자의 양(몰)에 대한 산소 원자의 양(몰)의 비(O/C)가 1.2 이하가 되도록 재료 가스 성분이 결정되며, 기판의 온도가 750 ℃보다 높고 1000 ℃보다 낮은 방법.
  7. 제6항에 있어서, 탄소 원자의 양(몰)과 산소 원자의 양(몰) 사이의 차이를 전체 가스 분자의 양(몰)으로 나눔으로써 계산된 값이 1.0 × 10-2 이상이거나 또는 탄소 원자의 양(몰)에 대한 산소 원자의 양(몰)의 비(O/C)가 0.5 이하가 되도록 재료 가스 성분이 결정될 때, 제2 다이아몬드 층을 증착하는 단계에서의 기판 온도는 750 ℃보다 높지만 900 ℃를 초과하지 않는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제2 다이아몬드 층은 플라즈마 기상 증착 방법 또는 고온 필라멘트 기상 증착 방법에 의해 증착되는 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제1 다이아몬드 층을 증착하는 단계는 기판의 표면 상에 배향성 다이아몬드 핵을 형성한 후 산소 가스를 함유하지 않는 재료 가스상 혼합물을 사용하여 화학 기상 증착 방법에 의해 기판 상에 다이아몬드 결정의 {111} 섹터 성장에 의해 수행되는 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제2 다이아몬드 층은 제2 다이아몬드 층을 증착하는 단계에서 산소 가스의 비를 점차적으로 또는 단계적으로 상승시키면서 다이아몬드 결정의 {100} 섹터 성장에 의해 증착되는 방법.
  11. 제1항에 따른 고배향 다이아몬드 막을 갖는 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전자 장치는 트랜지스터인 전자 장치.
KR1020050113997A 2004-11-29 2005-11-28 고배향 다이아몬드 막, 그 제조 방법, 및 고배향다이아몬드 막을 갖는 전자 장치 KR100736281B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2004-00344860 2004-11-29
JP2004344860 2004-11-29
JP2005261335A JP4646752B2 (ja) 2004-11-29 2005-09-08 高配向ダイヤモンド膜及びその製造方法並びに高配向ダイヤモンド膜を備えた電子デバイス
JPJP-P-2005-00261335 2005-09-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060059820A true KR20060059820A (ko) 2006-06-02
KR100736281B1 KR100736281B1 (ko) 2007-07-06

Family

ID=35871118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050113997A KR100736281B1 (ko) 2004-11-29 2005-11-28 고배향 다이아몬드 막, 그 제조 방법, 및 고배향다이아몬드 막을 갖는 전자 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7311977B2 (ko)
EP (1) EP1662021B1 (ko)
JP (1) JP4646752B2 (ko)
KR (1) KR100736281B1 (ko)
CN (1) CN1804116B (ko)
AT (1) ATE474941T1 (ko)
DE (1) DE602005022397D1 (ko)
TW (1) TWI303670B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113089093A (zh) * 2021-04-01 2021-07-09 化合积电(厦门)半导体科技有限公司 金刚石半导体结构的形成方法

Families Citing this family (179)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4953356B2 (ja) * 2006-09-25 2012-06-13 株式会社神戸製鋼所 多孔性ダイヤモンド膜およびその製造方法
JP5020147B2 (ja) * 2008-03-31 2012-09-05 株式会社神戸製鋼所 高配向ダイヤモンド膜及びその製造方法
FR2940326B1 (fr) * 2008-12-19 2011-03-25 Centre Nat Rech Scient Procede de fabrication de materiaux composites diamantes
JP5377212B2 (ja) 2009-10-13 2013-12-25 信越化学工業株式会社 単結晶ダイヤモンド基板の製造方法
JP5468528B2 (ja) 2010-06-28 2014-04-09 信越化学工業株式会社 単結晶ダイヤモンド成長用基材及びその製造方法並びに単結晶ダイヤモンド基板の製造方法
JP2012031000A (ja) * 2010-07-29 2012-02-16 Kobe Steel Ltd 配列化ダイヤモンド膜およびその製造方法
US20130023129A1 (en) 2011-07-20 2013-01-24 Asm America, Inc. Pressure transmitter for a semiconductor processing environment
US20160376700A1 (en) 2013-02-01 2016-12-29 Asm Ip Holding B.V. System for treatment of deposition reactor
JP6335729B2 (ja) * 2013-12-06 2018-05-30 キヤノン株式会社 透過型ターゲットおよび該透過型ターゲットを備えるｘ線発生管
US10941490B2 (en) 2014-10-07 2021-03-09 Asm Ip Holding B.V. Multiple temperature range susceptor, assembly, reactor and system including the susceptor, and methods of using the same
US10276355B2 (en) 2015-03-12 2019-04-30 Asm Ip Holding B.V. Multi-zone reactor, system including the reactor, and method of using the same
US10907264B2 (en) * 2015-06-10 2021-02-02 Advanced Diamond Technologies, Inc. Extreme durability composite diamond electrodes
US11139308B2 (en) 2015-12-29 2021-10-05 Asm Ip Holding B.V. Atomic layer deposition of III-V compounds to form V-NAND devices
US10529554B2 (en) 2016-02-19 2020-01-07 Asm Ip Holding B.V. Method for forming silicon nitride film selectively on sidewalls or flat surfaces of trenches
US11453943B2 (en) 2016-05-25 2022-09-27 Asm Ip Holding B.V. Method for forming carbon-containing silicon/metal oxide or nitride film by ALD using silicon precursor and hydrocarbon precursor
US10612137B2 (en) 2016-07-08 2020-04-07 Asm Ip Holdings B.V. Organic reactants for atomic layer deposition
US9859151B1 (en) 2016-07-08 2018-01-02 Asm Ip Holding B.V. Selective film deposition method to form air gaps
US9812320B1 (en) 2016-07-28 2017-11-07 Asm Ip Holding B.V. Method and apparatus for filling a gap
US9887082B1 (en) 2016-07-28 2018-02-06 Asm Ip Holding B.V. Method and apparatus for filling a gap
CN106637143A (zh) * 2016-09-23 2017-05-10 常州大学 一种mpcvd金刚石薄膜的制备方法
EP3529397A4 (en) 2016-10-20 2020-06-24 Advanced Diamond Technologies, Inc. OZONE GENERATORS, METHOD FOR PRODUCING OZONE GENERATORS AND METHOD FOR PRODUCING OZONE
US11532757B2 (en) 2016-10-27 2022-12-20 Asm Ip Holding B.V. Deposition of charge trapping layers
US10714350B2 (en) 2016-11-01 2020-07-14 ASM IP Holdings, B.V. Methods for forming a transition metal niobium nitride film on a substrate by atomic layer deposition and related semiconductor device structures
KR102546317B1 (ko) 2016-11-15 2023-06-21 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기체 공급 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
US11581186B2 (en) 2016-12-15 2023-02-14 Asm Ip Holding B.V. Sequential infiltration synthesis apparatus
US11447861B2 (en) 2016-12-15 2022-09-20 Asm Ip Holding B.V. Sequential infiltration synthesis apparatus and a method of forming a patterned structure
US11390950B2 (en) 2017-01-10 2022-07-19 Asm Ip Holding B.V. Reactor system and method to reduce residue buildup during a film deposition process
US10468261B2 (en) 2017-02-15 2019-11-05 Asm Ip Holding B.V. Methods for forming a metallic film on a substrate by cyclical deposition and related semiconductor device structures
US10770286B2 (en) 2017-05-08 2020-09-08 Asm Ip Holdings B.V. Methods for selectively forming a silicon nitride film on a substrate and related semiconductor device structures
CN107267954B (zh) * 2017-06-14 2020-02-14 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种外延生长制备高定向金刚石纳米片阵列材料的方法
US11306395B2 (en) 2017-06-28 2022-04-19 Asm Ip Holding B.V. Methods for depositing a transition metal nitride film on a substrate by atomic layer deposition and related deposition apparatus
KR20190009245A (ko) 2017-07-18 2019-01-28 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 반도체 소자 구조물 형성 방법 및 관련된 반도체 소자 구조물
US10590535B2 (en) 2017-07-26 2020-03-17 Asm Ip Holdings B.V. Chemical treatment, deposition and/or infiltration apparatus and method for using the same
US10692741B2 (en) 2017-08-08 2020-06-23 Asm Ip Holdings B.V. Radiation shield
US10770336B2 (en) 2017-08-08 2020-09-08 Asm Ip Holding B.V. Substrate lift mechanism and reactor including same
US11769682B2 (en) 2017-08-09 2023-09-26 Asm Ip Holding B.V. Storage apparatus for storing cassettes for substrates and processing apparatus equipped therewith
US11830730B2 (en) 2017-08-29 2023-11-28 Asm Ip Holding B.V. Layer forming method and apparatus
US11295980B2 (en) 2017-08-30 2022-04-05 Asm Ip Holding B.V. Methods for depositing a molybdenum metal film over a dielectric surface of a substrate by a cyclical deposition process and related semiconductor device structures
US10658205B2 (en) 2017-09-28 2020-05-19 Asm Ip Holdings B.V. Chemical dispensing apparatus and methods for dispensing a chemical to a reaction chamber
KR102597978B1 (ko) 2017-11-27 2023-11-06 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 배치 퍼니스와 함께 사용하기 위한 웨이퍼 카세트를 보관하기 위한 보관 장치
US11639811B2 (en) 2017-11-27 2023-05-02 Asm Ip Holding B.V. Apparatus including a clean mini environment
US10872771B2 (en) 2018-01-16 2020-12-22 Asm Ip Holding B. V. Method for depositing a material film on a substrate within a reaction chamber by a cyclical deposition process and related device structures
US11482412B2 (en) 2018-01-19 2022-10-25 Asm Ip Holding B.V. Method for depositing a gap-fill layer by plasma-assisted deposition
TW202325889A (zh) 2018-01-19 2023-07-01 荷蘭商Ａｓｍ 智慧財產控股公司 沈積方法
US11081345B2 (en) 2018-02-06 2021-08-03 Asm Ip Holding B.V. Method of post-deposition treatment for silicon oxide film
US10896820B2 (en) 2018-02-14 2021-01-19 Asm Ip Holding B.V. Method for depositing a ruthenium-containing film on a substrate by a cyclical deposition process
WO2019158960A1 (en) 2018-02-14 2019-08-22 Asm Ip Holding B.V. A method for depositing a ruthenium-containing film on a substrate by a cyclical deposition process
KR102636427B1 (ko) 2018-02-20 2024-02-13 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 방법 및 장치
US10975470B2 (en) 2018-02-23 2021-04-13 Asm Ip Holding B.V. Apparatus for detecting or monitoring for a chemical precursor in a high temperature environment
US11473195B2 (en) 2018-03-01 2022-10-18 Asm Ip Holding B.V. Semiconductor processing apparatus and a method for processing a substrate
KR102646467B1 (ko) 2018-03-27 2024-03-11 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 상에 전극을 형성하는 방법 및 전극을 포함하는 반도체 소자 구조
CN108360065A (zh) * 2018-04-12 2018-08-03 西安交通大学 一种生长单晶金刚石的方法及生长结构
KR102596988B1 (ko) 2018-05-28 2023-10-31 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 방법 및 그에 의해 제조된 장치
US11718913B2 (en) 2018-06-04 2023-08-08 Asm Ip Holding B.V. Gas distribution system and reactor system including same
US10797133B2 (en) 2018-06-21 2020-10-06 Asm Ip Holding B.V. Method for depositing a phosphorus doped silicon arsenide film and related semiconductor device structures
KR102568797B1 (ko) 2018-06-21 2023-08-21 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 시스템
CN112292477A (zh) 2018-06-27 2021-01-29 Asm Ip私人控股有限公司 用于形成含金属的材料的循环沉积方法及包含含金属的材料的膜和结构
JP2021529254A (ja) 2018-06-27 2021-10-28 エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー 金属含有材料ならびに金属含有材料を含む膜および構造体を形成するための周期的堆積方法
US10755922B2 (en) 2018-07-03 2020-08-25 Asm Ip Holding B.V. Method for depositing silicon-free carbon-containing film as gap-fill layer by pulse plasma-assisted deposition
US10388513B1 (en) 2018-07-03 2019-08-20 Asm Ip Holding B.V. Method for depositing silicon-free carbon-containing film as gap-fill layer by pulse plasma-assisted deposition
US11430674B2 (en) 2018-08-22 2022-08-30 Asm Ip Holding B.V. Sensor array, apparatus for dispensing a vapor phase reactant to a reaction chamber and related methods
KR20200030162A (ko) 2018-09-11 2020-03-20 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 박막 증착 방법
US11024523B2 (en) 2018-09-11 2021-06-01 Asm Ip Holding B.V. Substrate processing apparatus and method
CN110970344A (zh) 2018-10-01 2020-04-07 Asm Ip控股有限公司 衬底保持设备、包含所述设备的系统及其使用方法
KR102592699B1 (ko) 2018-10-08 2023-10-23 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 지지 유닛 및 이를 포함하는 박막 증착 장치와 기판 처리 장치
KR102546322B1 (ko) 2018-10-19 2023-06-21 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US11087997B2 (en) 2018-10-31 2021-08-10 Asm Ip Holding B.V. Substrate processing apparatus for processing substrates
KR20200051105A (ko) 2018-11-02 2020-05-13 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
US11572620B2 (en) 2018-11-06 2023-02-07 Asm Ip Holding B.V. Methods for selectively depositing an amorphous silicon film on a substrate
US10818758B2 (en) 2018-11-16 2020-10-27 Asm Ip Holding B.V. Methods for forming a metal silicate film on a substrate in a reaction chamber and related semiconductor device structures
KR102636428B1 (ko) 2018-12-04 2024-02-13 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 장치를 세정하는 방법
GB201819946D0 (en) 2018-12-06 2019-01-23 Element Six Uk Ltd A polycrystalline diamond construction and method of making same
US11158513B2 (en) 2018-12-13 2021-10-26 Asm Ip Holding B.V. Methods for forming a rhenium-containing film on a substrate by a cyclical deposition process and related semiconductor device structures
JP2020096183A (ja) 2018-12-14 2020-06-18 エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー 窒化ガリウムの選択的堆積を用いてデバイス構造体を形成する方法及びそのためのシステム
TWI819180B (zh) 2019-01-17 2023-10-21 荷蘭商Ａｓｍ 智慧財產控股公司 藉由循環沈積製程於基板上形成含過渡金屬膜之方法
KR102638425B1 (ko) 2019-02-20 2024-02-21 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 표면 내에 형성된 오목부를 충진하기 위한 방법 및 장치
US11482533B2 (en) 2019-02-20 2022-10-25 Asm Ip Holding B.V. Apparatus and methods for plug fill deposition in 3-D NAND applications
JP2020136677A (ja) 2019-02-20 2020-08-31 エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー 基材表面内に形成された凹部を充填するための周期的堆積方法および装置
JP2020133004A (ja) 2019-02-22 2020-08-31 エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー 基材を処理するための基材処理装置および方法
US11742198B2 (en) 2019-03-08 2023-08-29 Asm Ip Holding B.V. Structure including SiOCN layer and method of forming same
KR20200108242A (ko) 2019-03-08 2020-09-17 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 실리콘 질화물 층을 선택적으로 증착하는 방법, 및 선택적으로 증착된 실리콘 질화물 층을 포함하는 구조체
JP2020167398A (ja) 2019-03-28 2020-10-08 エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー ドアオープナーおよびドアオープナーが提供される基材処理装置
KR20200116855A (ko) 2019-04-01 2020-10-13 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 반도체 소자를 제조하는 방법
US11447864B2 (en) 2019-04-19 2022-09-20 Asm Ip Holding B.V. Layer forming method and apparatus
KR20200125453A (ko) 2019-04-24 2020-11-04 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기상 반응기 시스템 및 이를 사용하는 방법
KR20200130121A (ko) 2019-05-07 2020-11-18 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 딥 튜브가 있는 화학물질 공급원 용기
KR20200130652A (ko) 2019-05-10 2020-11-19 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 표면 상에 재료를 증착하는 방법 및 본 방법에 따라 형성된 구조
JP2020188255A (ja) 2019-05-16 2020-11-19 エーエスエム アイピー ホールディング ビー．ブイ． ウェハボートハンドリング装置、縦型バッチ炉および方法
USD947913S1 (en) 2019-05-17 2022-04-05 Asm Ip Holding B.V. Susceptor shaft
USD975665S1 (en) 2019-05-17 2023-01-17 Asm Ip Holding B.V. Susceptor shaft
KR20200141002A (ko) 2019-06-06 2020-12-17 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 배기 가스 분석을 포함한 기상 반응기 시스템을 사용하는 방법
KR20200143254A (ko) 2019-06-11 2020-12-23 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 개질 가스를 사용하여 전자 구조를 형성하는 방법, 상기 방법을 수행하기 위한 시스템, 및 상기 방법을 사용하여 형성되는 구조
KR20210005515A (ko) 2019-07-03 2021-01-14 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 장치용 온도 제어 조립체 및 이를 사용하는 방법
JP2021015791A (ja) 2019-07-09 2021-02-12 エーエスエム アイピー ホールディング ビー．ブイ． 同軸導波管を用いたプラズマ装置、基板処理方法
CN112216646A (zh) 2019-07-10 2021-01-12 Asm Ip私人控股有限公司 基板支撑组件及包括其的基板处理装置
KR20210010307A (ko) 2019-07-16 2021-01-27 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 장치
KR20210010820A (ko) 2019-07-17 2021-01-28 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 실리콘 게르마늄 구조를 형성하는 방법
KR20210010816A (ko) 2019-07-17 2021-01-28 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 라디칼 보조 점화 플라즈마 시스템 및 방법
US11643724B2 (en) 2019-07-18 2023-05-09 Asm Ip Holding B.V. Method of forming structures using a neutral beam
TW202113936A (zh) 2019-07-29 2021-04-01 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 用於利用n型摻雜物及/或替代摻雜物選擇性沉積以達成高摻雜物併入之方法
CN112309899A (zh) 2019-07-30 2021-02-02 Asm Ip私人控股有限公司 基板处理设备
CN112309900A (zh) 2019-07-30 2021-02-02 Asm Ip私人控股有限公司 基板处理设备
US11587814B2 (en) 2019-07-31 2023-02-21 Asm Ip Holding B.V. Vertical batch furnace assembly
US11587815B2 (en) 2019-07-31 2023-02-21 Asm Ip Holding B.V. Vertical batch furnace assembly
US11227782B2 (en) 2019-07-31 2022-01-18 Asm Ip Holding B.V. Vertical batch furnace assembly
CN112323048B (zh) 2019-08-05 2024-02-09 Asm Ip私人控股有限公司 用于化学源容器的液位传感器
USD965044S1 (en) 2019-08-19 2022-09-27 Asm Ip Holding B.V. Susceptor shaft
USD965524S1 (en) 2019-08-19 2022-10-04 Asm Ip Holding B.V. Susceptor support
JP2021031769A (ja) 2019-08-21 2021-03-01 エーエスエム アイピー ホールディング ビー．ブイ． 成膜原料混合ガス生成装置及び成膜装置
KR20210024423A (ko) 2019-08-22 2021-03-05 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 홀을 구비한 구조체를 형성하기 위한 방법
USD979506S1 (en) 2019-08-22 2023-02-28 Asm Ip Holding B.V. Insulator
US11286558B2 (en) 2019-08-23 2022-03-29 Asm Ip Holding B.V. Methods for depositing a molybdenum nitride film on a surface of a substrate by a cyclical deposition process and related semiconductor device structures including a molybdenum nitride film
KR20210029090A (ko) 2019-09-04 2021-03-15 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 희생 캡핑 층을 이용한 선택적 증착 방법
KR20210029663A (ko) 2019-09-05 2021-03-16 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 장치
US11562901B2 (en) 2019-09-25 2023-01-24 Asm Ip Holding B.V. Substrate processing method
CN112593212B (zh) 2019-10-02 2023-12-22 Asm Ip私人控股有限公司 通过循环等离子体增强沉积工艺形成拓扑选择性氧化硅膜的方法
TW202129060A (zh) 2019-10-08 2021-08-01 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ控股公司 基板處理裝置、及基板處理方法
TW202115273A (zh) 2019-10-10 2021-04-16 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 形成光阻底層之方法及包括光阻底層之結構
KR20210045930A (ko) 2019-10-16 2021-04-27 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 실리콘 산화물의 토폴로지-선택적 막의 형성 방법
US11637014B2 (en) 2019-10-17 2023-04-25 Asm Ip Holding B.V. Methods for selective deposition of doped semiconductor material
KR20210047808A (ko) 2019-10-21 2021-04-30 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 막을 선택적으로 에칭하기 위한 장치 및 방법
US11646205B2 (en) 2019-10-29 2023-05-09 Asm Ip Holding B.V. Methods of selectively forming n-type doped material on a surface, systems for selectively forming n-type doped material, and structures formed using same
KR20210054983A (ko) 2019-11-05 2021-05-14 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 도핑된 반도체 층을 갖는 구조체 및 이를 형성하기 위한 방법 및 시스템
US11501968B2 (en) 2019-11-15 2022-11-15 Asm Ip Holding B.V. Method for providing a semiconductor device with silicon filled gaps
KR20210062561A (ko) 2019-11-20 2021-05-31 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판의 표면 상에 탄소 함유 물질을 증착하는 방법, 상기 방법을 사용하여 형성된 구조물, 및 상기 구조물을 형성하기 위한 시스템
US11450529B2 (en) 2019-11-26 2022-09-20 Asm Ip Holding B.V. Methods for selectively forming a target film on a substrate comprising a first dielectric surface and a second metallic surface
CN112951697A (zh) 2019-11-26 2021-06-11 Asm Ip私人控股有限公司 基板处理设备
CN112885693A (zh) 2019-11-29 2021-06-01 Asm Ip私人控股有限公司 基板处理设备
CN112885692A (zh) 2019-11-29 2021-06-01 Asm Ip私人控股有限公司 基板处理设备
JP2021090042A (ja) 2019-12-02 2021-06-10 エーエスエム アイピー ホールディング ビー．ブイ． 基板処理装置、基板処理方法
KR20210070898A (ko) 2019-12-04 2021-06-15 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 장치
JP2021097227A (ja) 2019-12-17 2021-06-24 エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー 窒化バナジウム層および窒化バナジウム層を含む構造体を形成する方法
US11527403B2 (en) 2019-12-19 2022-12-13 Asm Ip Holding B.V. Methods for filling a gap feature on a substrate surface and related semiconductor structures
JP2021109175A (ja) 2020-01-06 2021-08-02 エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー ガス供給アセンブリ、その構成要素、およびこれを含む反応器システム
KR20210095050A (ko) 2020-01-20 2021-07-30 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 박막 형성 방법 및 박막 표면 개질 방법
TW202130846A (zh) 2020-02-03 2021-08-16 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 形成包括釩或銦層的結構之方法
TW202146882A (zh) 2020-02-04 2021-12-16 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 驗證一物品之方法、用於驗證一物品之設備、及用於驗證一反應室之系統
US11776846B2 (en) 2020-02-07 2023-10-03 Asm Ip Holding B.V. Methods for depositing gap filling fluids and related systems and devices
US11781243B2 (en) 2020-02-17 2023-10-10 Asm Ip Holding B.V. Method for depositing low temperature phosphorous-doped silicon
TW202203344A (zh) 2020-02-28 2022-01-16 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ控股公司 專用於零件清潔的系統
KR20210116240A (ko) 2020-03-11 2021-09-27 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 조절성 접합부를 갖는 기판 핸들링 장치
US11876356B2 (en) 2020-03-11 2024-01-16 Asm Ip Holding B.V. Lockout tagout assembly and system and method of using same
CN113394086A (zh) 2020-03-12 2021-09-14 Asm Ip私人控股有限公司 用于制造具有目标拓扑轮廓的层结构的方法
KR20210124042A (ko) 2020-04-02 2021-10-14 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 박막 형성 방법
TW202146689A (zh) 2020-04-03 2021-12-16 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ控股公司 阻障層形成方法及半導體裝置的製造方法
TW202145344A (zh) 2020-04-08 2021-12-01 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 用於選擇性蝕刻氧化矽膜之設備及方法
US11821078B2 (en) 2020-04-15 2023-11-21 Asm Ip Holding B.V. Method for forming precoat film and method for forming silicon-containing film
TW202146831A (zh) 2020-04-24 2021-12-16 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 垂直批式熔爐總成、及用於冷卻垂直批式熔爐之方法
CN113555279A (zh) 2020-04-24 2021-10-26 Asm Ip私人控股有限公司 形成含氮化钒的层的方法及包含其的结构
KR20210132600A (ko) 2020-04-24 2021-11-04 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 바나듐, 질소 및 추가 원소를 포함한 층을 증착하기 위한 방법 및 시스템
KR20210134226A (ko) 2020-04-29 2021-11-09 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 고체 소스 전구체 용기
KR20210134869A (ko) 2020-05-01 2021-11-11 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. Foup 핸들러를 이용한 foup의 빠른 교환
KR20210141379A (ko) 2020-05-13 2021-11-23 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 반응기 시스템용 레이저 정렬 고정구
TW202147383A (zh) 2020-05-19 2021-12-16 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 基材處理設備
KR20210145078A (ko) 2020-05-21 2021-12-01 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 다수의 탄소 층을 포함한 구조체 및 이를 형성하고 사용하는 방법
KR20210145080A (ko) 2020-05-22 2021-12-01 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 과산화수소를 사용하여 박막을 증착하기 위한 장치
TW202201602A (zh) 2020-05-29 2022-01-01 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 基板處理方法
CN113755818A (zh) * 2020-06-02 2021-12-07 阿里山钻石科技股份有限公司 钻石制造设备、应用其之钻石制造方法以及钻石检测方法
TW202218133A (zh) 2020-06-24 2022-05-01 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 形成含矽層之方法
TW202217953A (zh) 2020-06-30 2022-05-01 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 基板處理方法
KR20220010438A (ko) 2020-07-17 2022-01-25 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 포토리소그래피에 사용하기 위한 구조체 및 방법
TW202204662A (zh) 2020-07-20 2022-02-01 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 用於沉積鉬層之方法及系統
TW202212623A (zh) 2020-08-26 2022-04-01 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 形成金屬氧化矽層及金屬氮氧化矽層的方法、半導體結構、及系統
USD990534S1 (en) 2020-09-11 2023-06-27 Asm Ip Holding B.V. Weighted lift pin
USD1012873S1 (en) 2020-09-24 2024-01-30 Asm Ip Holding B.V. Electrode for semiconductor processing apparatus
TW202229613A (zh) 2020-10-14 2022-08-01 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 於階梯式結構上沉積材料的方法
TW202217037A (zh) 2020-10-22 2022-05-01 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 沉積釩金屬的方法、結構、裝置及沉積總成
TW202223136A (zh) 2020-10-28 2022-06-16 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 用於在基板上形成層之方法、及半導體處理系統
KR20220076343A (ko) 2020-11-30 2022-06-08 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 장치의 반응 챔버 내에 배열되도록 구성된 인젝터
US11946137B2 (en) 2020-12-16 2024-04-02 Asm Ip Holding B.V. Runout and wobble measurement fixtures
TW202231903A (zh) 2020-12-22 2022-08-16 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 過渡金屬沉積方法、過渡金屬層、用於沉積過渡金屬於基板上的沉積總成
JP7480699B2 (ja) 2020-12-24 2024-05-10 株式会社Sumco 多結晶ダイヤモンド自立基板を用いた積層基板及びその製造方法
US11913634B2 (en) * 2021-05-05 2024-02-27 Wangs Alliance Corporation Enhanced lighting
USD981973S1 (en) 2021-05-11 2023-03-28 Asm Ip Holding B.V. Reactor wall for substrate processing apparatus
USD980813S1 (en) 2021-05-11 2023-03-14 Asm Ip Holding B.V. Gas flow control plate for substrate processing apparatus
USD980814S1 (en) 2021-05-11 2023-03-14 Asm Ip Holding B.V. Gas distributor for substrate processing apparatus
USD1023959S1 (en) 2021-05-11 2024-04-23 Asm Ip Holding B.V. Electrode for substrate processing apparatus
USD990441S1 (en) 2021-09-07 2023-06-27 Asm Ip Holding B.V. Gas flow control plate
CN113699588A (zh) * 2021-10-21 2021-11-26 天津本钻科技有限公司 一种微波cvd法控制多晶金刚石晶粒尺寸的生长方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3549227B2 (ja) * 1993-05-14 2004-08-04 株式会社神戸製鋼所 高配向性ダイヤモンド薄膜
JP3549228B2 (ja) * 1993-05-14 2004-08-04 株式会社神戸製鋼所 高配向性ダイヤモンド放熱基板

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113089093A (zh) * 2021-04-01 2021-07-09 化合积电(厦门)半导体科技有限公司 金刚石半导体结构的形成方法
CN113089093B (zh) * 2021-04-01 2022-09-13 化合积电(厦门)半导体科技有限公司 金刚石半导体结构的形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE602005022397D1 (de) 2010-09-02
EP1662021A2 (en) 2006-05-31
EP1662021B1 (en) 2010-07-21
US20060112874A1 (en) 2006-06-01
CN1804116A (zh) 2006-07-19
JP4646752B2 (ja) 2011-03-09
JP2006176389A (ja) 2006-07-06
TW200630501A (en) 2006-09-01
CN1804116B (zh) 2010-06-16
EP1662021A3 (en) 2006-06-07
KR100736281B1 (ko) 2007-07-06
US7311977B2 (en) 2007-12-25
TWI303670B (en) 2008-12-01
ATE474941T1 (de) 2010-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100736281B1 (ko) 고배향 다이아몬드 막, 그 제조 방법, 및 고배향다이아몬드 막을 갖는 전자 장치
KR101333337B1 (ko) 에피텍셜 탄화규소 단결정 기판 및 그 제조 방법
US9200379B2 (en) Base material for growing single crystal diamond and method for producing single crystal diamond substrate
JP4987792B2 (ja) エピタキシャル炭化珪素単結晶基板の製造方法
US7411274B2 (en) Silicon semiconductor substrate and its manufacturing method
US20110081531A1 (en) Base material for growing single crystal diamond and method for producing single crystal diamond substrate
JP4786223B2 (ja) エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法
WO2012144614A1 (ja) エピタキシャル炭化珪素単結晶基板及びその製造方法
JP5933188B2 (ja) 微結晶シリコン膜及びその作製方法、並びに半導体装置
KR102138334B1 (ko) 스텝업 전처리 방식을 이용한 α-Ga2O3 박막 제조 방법
CN104451868A (zh) 单晶金刚石的制造方法
US11131039B2 (en) Diamond on nanopatterned substrate
WO2016133089A1 (ja) エピタキシャル炭化珪素単結晶ウエハの製造方法及びエピタキシャル炭化珪素単結晶ウエハ
CN104025260A (zh) 氮化物半导体元件结构体及其制造方法
JP2006032655A (ja) 炭化珪素基板の製造方法
JP2003321298A (ja) ＳｉＣ単結晶及びその製造方法，エピタキシャル膜付きＳｉＣウエハ及びその製造方法，並びにＳｉＣ電子デバイス
CN106574399A (zh) n型氮化铝单晶基板
Sokolov et al. Study of the structural properties of silicon-on-sapphire layers in hydride-chloride vapor-phase epitaxy
US11505878B2 (en) Diamond crystal substrate, method for producing diamond crystal substrate, and method for homo-epitaxially growing diamond crystal
JP2006303131A (ja) ダイヤモンド半導体の製造方法及びダイヤモンド半導体
EP2797108A1 (en) Nitride semiconductor substrate
Richards-Babb et al. An Atomic Force Microscopy Study of the Initial Nucleation of GaN on Sapphire
JP2012232884A (ja) 窒化物半導体基板及びその製造方法並びにそれを用いた素子
Marchand et al. Extended defect reduction in GaN laterally overgrown on Si (lll)
WO2024015623A1 (en) GaN TRENCH MOSFET AND FABRICATION METHOD

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]
LAPS Lapse due to unpaid annual fee