WO2010001686A1 - グラフェン・グラファイト膜を用いる半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

グラフェン・グラファイト膜を用いる半導体装置及びその製造方法 Download PDF

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diamond
semiconductor device
conductor
graphite
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日浦英文
多田哲也
金山敏彦
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日本電気株式会社
独立行政法人産業技術総合研究所
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Definitions

  • Gras relates to a semiconductor device using a graphite film and a method for manufacturing the semiconductor device. However, by using the change of the diamond particles heated in the atmosphere without using a vacuum device, it is possible to obtain a desired large surface on the surface of a kind.
  • the present invention relates to a semiconductor device having wiring, electrodes, and channels that can be formed by size and shape, and a manufacturing method thereof.
  • Gura is the carbon material that has been used most anciently in industry. Gra has a huge network surface on a binary plane of binary atoms, and has a crystal structure in which the surfaces are stacked in parallel.
  • Clya is a three-dimensional layered material that has the above-mentioned structure and is composed of only two elements. However, the entire structure is broadly defined in a broad sense, although it is amorphous. May be included. For example, there is an example in which a diamond element having a hydrogen property of 040 having the inter-characteristic properties of a diamond element consisting of s3 element and a s2 element is called a “gly”.
  • the graphi is easy to set in the direction parallel to the layer, but since the in-plane is composed of s P element, the structure is
  • the mechanical strength is very high.
  • the length of 2 is that the graph has metallic properties and has. For example, it exhibits a medium degree of 7.02c degree of Idkura, and is a 5 x 0c metal-only conductor of natural crystal graphite.
  • Patent 2 uses airborne raw materials that use carbon as a raw material.
  • Patent 3 4 uses airborne plastics that use hydrocarbon gas as a raw material.
  • the gra is the one that has been extracted from the grai only, and is a stable 2 graphi.
  • a graph usually refers to a graphi layer, but may include one above two. As shown in NU TE L o 6 ach 2007 Pp 84 9 (), it is a material comparable to that of a graph button, regardless of whether it is used in Japan or overseas.
  • Diamond particles which are bright and used as raw materials for graphite films, are widely used for polishing and stopping tools and products. For example, after polishing, diamond particles having a diameter of 25 to 00 are commercially available. In addition, the diamond particles of Nometsai are called diamonds. Medicades are made by the method of explosion, in which other diamond particles cry and explode explosives in an atmosphere, causing the incomplete combustion element to grow into crystals. For example, high-quality diamonds with particle sizes close to 4.304 are sold in Japan. A median diameter with a diameter of about 4 has a prime number of about 6000, that is, a run of 0 minutes.
  • the nap diamond is dispersed and exhibits the quality as a fine particle, and is crystallized into an escalator and held as a molecule.
  • the medicaid has the intrinsic quality of molecules and fine particles, and is regarded as a unique material in a unique way.
  • the cadmium is reported to be harmless to the living body in the cellular test, unlike the environment where environmental concerns are concerned. Also, in terms of price, the quality name diamond of domestic products is very cheap, less than 0 minutes of a single-layer cassette.
  • the formation of the diamond film which is the raw material of the grating film, requires a vacuum and a high output power source. It is to be caught. In addition, there is a problem that it is difficult to selectively remove the undesired diamond film while leaving only the nitride film pattern.
  • Patent No. 8 does not require the formation of a granite film with an extreme limit to the glial film. Since the glint film is only applied to the glid liquid and is generally on the id grappa used, it is impossible to expect the shape of the granule film. In addition, according to the method of Patent 25, a diamond membrane or a diamond glaze cannot be formed.
  • the conventional technique has not provided a grating film having both transparency and transparency.
  • the graphite film is used as a light transmitting screen, and in Patent 2 it is a durable glaze film.
  • part 3 there is a mention of transparency, but it cannot be expected because it is a real diamond element of the film.
  • a conductive graphite film is disclosed, but since it can be produced only at high temperatures, transparency cannot be discussed in the first place.
  • the degree of formation of the graphite film in Patent 5 is 800C, it cannot be manufactured on a material having durability such as glass plastic which is usually made transparent.
  • 6 8 In the case of graphs on a transparent print, transparency cannot be secured.
  • Another object of the present invention is to provide a semiconductor device having a graph / glyte film having both transparency and transparency, and a method for manufacturing the same.
  • a semiconductor device can be obtained.
  • the diamond particles preferably have a diameter of 400.
  • the diamond particles are preferably media.
  • the film of the above-mentioned graphite film is 4 to 900.
  • the graph film is formed only on the diamond particle surface.
  • the light beam is the negative beam
  • the negative beam is the light, the electron beam, or the focused ion beam. Is preferred.
  • the negibim is an ikubimu.
  • the clafn film or the graphite film has a light conductor.
  • the above-mentioned graph film or graph has transparency in a light conductor. Further, in the light conductor arrangement, it is more preferable that the cla film or the graphite film has both.
  • the process of turning the diamond particles into the ai, and the appropriate application of the diamond particle id liquid, the change in the diamond clarification makes it possible to concentrate the local onion.
  • a semiconductor device method characterized by having a phase conversion step of inducing a change in diamond glial and converting it into a diamond particle gly film can be obtained.
  • the bright conductor placement method further has a step of removing the diamond particles that have not been grinded after the conversion step.
  • the diamond having a diameter of 400 U in the light conductor placement method.
  • this negative beam is composed of the electron beam, the focused ion beam, and the ivum beam. It is preferable to use the gap.
  • a graphite film is formed from bright diamond particles.
  • Fig. 3 is a diagram showing the relationship between the number of diamond films in the apparent range.
  • Fig. 4 is a diagram showing the purple spectrum of the diamond membrane in the light.
  • 5 is a micro-mirror that continuously shows examples of the formation of the Kura film by the heat.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between diamond film and graphite film according to Akira 4 and Akira 4.
  • FIG. 8 is a microscopic example showing an example of a microscopic image of the electrical structure of a graphite film formed on an inorganic material according to Akira 5.
  • FIG. 9 is a microscopic example showing an example of a microscopic image of the structure of a kraftite film formed on a metal according to Akira 6.
  • n is a microscopic example showing an example of a microscopic image of the electrical structure of a glite film formed on plastic paper according to Akira 7.
  • Fig. 9 is a diagram showing an example of a purple spectrum of a gra-grapy film according to 9; To carry out Ming
  • This graphite / film is made of diamond particles as a raw material at low cost. In particular, use diamonds for chairs. The diamond particles are about the id, become id liquid, and are spread on a suitable material.
  • the source of the local onion for example, the light for which the equipment installation is low, induces a change in the diamond gradient and is converted into a diamond particle graphite film.
  • the source is a scan function
  • an arbitrary shape of the graphite / glitter film can be formed at any place, and a semiconductor device having wiring, electrodes, and channels made of the graphite film can be manufactured.
  • diamond graphs are both prime elements and can be converted to each other depending on the temperature force.
  • the diamond is a line of sizing, and the horizontal axis is the temperature.
  • the particle size is up to 60 C at 4, 4 up to 200 C, 2 up to 2500 C, and the media is more stable. In other words, the diamond
  • Ming uses a source capable of concentrating local leeks as a method of converting to a diamond particle / grate film. With this source, macroscopic sized diamond particles can be graded up to diamond.
  • the bomb such as the e-beam, (ion beam), and iv- um are suitable.
  • the target of the grammation is an ordered order diamond particle, or if only the media layer is converted to a glai, the usual method, for example, a heated mold is used. You can also add a method.
  • the granite / graphite film by Ming is produced as follows.
  • diamond particles 2 are formed by spreading the id liquid on a suitable surface ().
  • the degree of diamond particles can be reduced to several hundred degrees. Therefore, the resulting graphite film can have the same degree of control.
  • the diamond particle powder is hydrophilic, for example, methanotano, etc.
  • Diamond particles are widely used in polishing and tool tinning, and can be obtained at low cost.
  • the size of the diamond particles used is around 4. The smaller the diameter, the higher the uniformity of the film when it is applied, and the lower the limit.
  • the dispersion is reduced by using an ultrasonic device. Especially when using diamonds, which are Nosai diamond particles,
  • the adjusted diamond particle solution is put on a suitable substrate.
  • the cloth the cloth by the law, the cloth by the sp, the cloth by the sp method, and the spint method can be used.
  • the method of deviation can also be in the air.
  • the sp method is not limited to the flat method, and has the feature that it can be applied to the material surface on the surface and the three-dimensional material surface. On the other hand, if it is flat, the quality of using the spin method can be ensured, and the onset is quick and the operability is excellent.
  • FIG. 3 shows the relationship between the number of diamond films when the Tanoid solution of diamond particles (bottom, diamond mode) with a particle size of 4.304 is applied with a semiconductor SOS () sputter.
  • a diamond film of 20 times per time can be formed on the substrate.
  • a diamond film of 20 or less can be formed.
  • 5 is a diamond with only 2 diamonds on the surface.
  • Sources of heat include the thea, e-beam, (ion-bom), iku-bum, waves from the solder bonder, and heat from the mold. It has the characteristics that it can be processed with 4 leeches, and it can generate high temperatures because the leeks concentrate. Also, by scanning the beam, it is possible to keep the green onion for a short time.
  • the Hikari is inexpensive and is available on the market, and it can be processed in the atmosphere, so it does not require vacuum or equipment, and has the advantage of a low manufacturing cost.
  • the horizontal size by the light is the same, so it is a cycle. Therefore, it is suitable for forming wiring and electrodes in the integrated circuit.
  • the electron beam B requires an empty space, it is suitable for microfabrication and has a degree of processing of several tens.
  • the diamond particle insulation Since it is a diamond particle insulation, it can be used as a straight line or a horizontal line or electrode in the grinding process.
  • the diamond particles that are not made of graphite or graphite can be made hydrophilic.
  • the ground granite film is highly adherent. Therefore, it is possible to remove the extra diamond particles and leave only the necessary gradient film.
  • the process is adopted if the process is performed in the atmosphere and temperature for the production of the diamond particles, so that the diamond film can be easily reduced even on weak substrates such as plastic.
  • the process of changing the phase of the diamond film to the grating film can be performed in the atmosphere and in the process.
  • a graph-grate film of any shape can be produced at any place without damaging the surface.
  • the glass film bridged as the source / drain of the left and right electric field transistors is used as the channel, and the S layer below the kraun is used as the gate.
  • (Idop) works as a gate.
  • the electric field transistor is a cuck type.
  • Zawa 0 ⁇ W
  • Ska 2 X 04 was s
  • Ska step width was 5
  • a pole was formed in the region of.
  • any shape of Kura-graphite film can be formed in any two areas. Also,
  • the upper limit for diamonds is 0.4, and the upper limit can be increased even if the onion of the local source is within reach.
  • the diamond film is highly transparent from the ultraviolet, for example, the length of 064 used in this implementation.
  • the sample was prepared by treating the sample with a thick diamond on the SS, treating the untreated diamond, and the sample body at 0 000 C in a vacuum at 000 C. Prepared by the heat treatment in the atmosphere. This is a comparison of their resistances. Insulated with G of the previous diamond. On the other hand, while the film (mega ohm) order of the film obtained by the vacuum process is only 3 orders of magnitude lower, the film obtained by the heat drops by as much as 7 at several hundred ohm order. The reason that the resistance decreases when the diamond film is heated is that the glialization has progressed.
  • FIG. 7 shows the relationship between the heat after heating the 200 diamond film on the SS.
  • the 064 the repetitive wave number is 50 Hz
  • the spot diameter is about 5 x
  • the scan degree is about 200 s
  • the 0-angle gold 200 is an area of 300X 2300 which is a child shape every 2
  • the heated. Zawa was varied between 0 and 0.5W. Measurements were taken at point 4 of the resulting film. Below 0 ⁇ 05W However, it suddenly drops from the side exceeding 0 ⁇ 06W, hits the bottom with 0 ⁇ 09 ⁇ 0 ⁇ W, reverses, and then increases. 0/5 W is the resistance of diamond degree. The heat at 0 ⁇ W is reduced by 6 to complete the change in the diagram.
  • the resistance starts to rise on 0 ⁇ W because the surface layer of the membrane is gradually removed by the aon, and when it exceeds 0 ⁇ 3W, the quality deteriorates rapidly.
  • a value of 0 ⁇ 3W or less is desired. It should be noted that only the diamond layer is glitched under 0 ⁇ W, which is the sum of the cracking. In particular, only a few are grazed under 0 ⁇ 5W, that is, a graph film is formed. This is attached from the value of resistance.
  • Fig. 8 is a microscopic image showing that a graphite film structure can be formed on the machine material by utilizing the change in diamond graphi due to the heat.
  • (a) is S O S
  • (b) is Ana
  • (c) is glass
  • (d) is Squid.
  • a diamond-tano solution was sputtered onto (a) S O S, (b) Ana, (c) Glass and () B at a rotation speed of 20 and 3000 P (), respectively.
  • the response to Tano is different, so it is different for each, but is 200.
  • Fig. 9 is a microscopic image showing that the structure of a graphite / graphite film can be formed on a metal by utilizing the change of the diamond graph due to the heat.
  • (a) is S
  • (b) is surface
  • (c) S) surface is surface
  • () is a surface.
  • the right is 0 ⁇ 05W
  • the center is 0 ⁇ 07W
  • the center is 0 ⁇ 7W
  • 0 ⁇ gW 0 ⁇ gW
  • the device By speeding up to 0 times, the device is designed to reduce the temperature as much as possible.
  • the electrode size is the same as in Implementation 5.
  • the P-fi of 0 () Since the P-fi of 0 () is very thin 35u, it was applied on S to prevent deformation, and a diamond film was formed on the surface by the spin method. Note that the scratches seen in 0 (b) are transparent to the S scratches on the S marked with ⁇ , which is not related to the heat.
  • the four-sided grit (6X6) of the side-shaped glass (8X8) is made by using a 700-thick diamond film with a wafer.
  • the 4-gly film on the right-hand side square glass is made by using a 5-thick diamond wafer.
  • the Wa is smaller in the order of upper left, left, upper right, and lower right.
  • the degree of gratification in the upper left is large, and the character of the base is not visible because the film is thick.
  • the transparency in the upper right and lower right increases, and the text on the base can be read.
  • the degree of gratification can be controlled by adjusting the power.
  • the upper left graphite is mixed, but the film is thin enough to transmit light and the underlying text can be seen clearly.
  • the clarity increases as Zawa is weakened.
  • the progress of glazing is suppressed, which means that a graphene film is formed on the layer of the medial element. Similar results can be obtained with other films, such as Zawa.
  • FIG. 2 is a diagram showing the purple spectrum of the graphite film formed on the glass by the heat of the medium film.
  • the horizontal axis is the wavelength.
  • the spectrum corresponds to the graticates 050 r and 250 in order from the top, and the respective gravitational films are unified by the heat.
  • they are 27 S ⁇ , 3 ⁇ 3 S ⁇ , 0 ⁇ 70 S ⁇ , respectively.
  • the out-of-gate, visible and ultraviolet region lengths become shorter, the transmission gradually decreases.
  • the larger the size the smaller the transmission and the lower the resistance.
  • the transmittance of the grating film of 250 is above 60 in the wavelength range of 000 to 2600, but when it enters the region below the wavelength of 800, it goes down to 50, and at 300 in the ultraviolet region it becomes 20.
  • the transparency is 75 above in the region, 55 above in the visible region, and 40 above in the ultraviolet region.
  • the 5 film is almost 80% in the ultraviolet and outer regions. With transparency above, especially with transparency above 9 5 in the wavelength range of 800-2660.
  • a semiconductor device having an arbitrary shape of a graphite film can be provided by using a scannable local source when changing the diamond graph.
  • Illustrative examples include electronic devices characterized by light weight, hubs, power, and low stock, and semiconductor devices used for organic luminescence displays.

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Abstract

グラフェン・グラファイト膜４は、安価で入手し易いダイヤモンド微粒子を原料とする。ダイヤモンド微粒子はコロイド溶液として適当な材料からなる基板１上に塗布される。塗布には高価な特別の設備は不要で、大気中、室温で行われる。塗布によって形成されたダイヤモンド微粒子膜２は、局所的にエネルギーを集中できる熱源３により、ダイヤモンドからグラファイトへの相変化を利用することで、グラフェン・グラファイト膜４に変換される。任意の場所、任意の形状のグラフェン・グラファイト膜４が形成され、グラフェン・グラファイト膜４からなる配線、電極、チャネルを備えた半導体装置が製造される。

Description

グラ ・グラファイト膜を用 る半導体 置及びその製 術分野
、 グラ し はグラファイト膜を用 る半導体 置及びその製 法に関し、 よ し ほ、 真空 置を用 ず大気中で加熱 ダイヤモ ド 粒子の 変化を利用す こ によ 、 種類の 表面に所望の 、 大 きさ、形状で 成可能なクラ もし はグラ イト膜 らなる配線、電極、 チャネ を有する半導体 置、 びその製 法に関する。
グラ は産業上、 最も古 ら 用されてきた炭素材料である。 グラ は 2 素原子の 2 元平面上 な た巨大な網 面を り、 その 面が平行に積層した結晶 造を持 。
密にほ、クラ ァイ は前記の 造を持 s 2 素のみで構成される 3 元 的 のある層状物質であるが、 全体 しては無定形ながらグラ イト 造 を 部 体をグラ に広義に含める場合もある。 えば、 s 3 素からなるダイヤ ド s 2 素 らなるグラ ァイ の 間的な性質を 持ち、 水素を ０ 4０ 有するダイヤ ド 素を にグラ ァ イ 称する用例が見受けられる。
グラ ァイ の 特長としては、 、 グラファイ は層に平行方向に は し易 が、面内はs P 素の 合で構成されて るため、構造が
械的 度が非常に高 ことが挙げられる。
また、 2の 長として、 グラフ が金属 特性を持ち、 を有する こ が挙げられる。 えば、 イド クラ の 7・ ０ 2 c 度 中程度の を呈し、 天然 結晶グラファイ の 5 X ０ c 金属 みの 導体である。
この にグラ は、 優れた機械的・ 特性を持つこと ら、 産業 岐にわたり利用 れて る。 えば、 グラファイ 膜の徹 性を応用 したもの して、 陰極 ネ の ラス トを高める目的の ( 9 33 66 ( ) 、 工具や 品などの 防ぐク ラ ァイ らなる保護 ( 2００8 ０636 ( 2)) ラスチッ 面の ス ア ( 2０ 8 94447 ( 3 ) が挙げられる。
また、 グラファイト膜の導 を応用するもの しては導電 ( 4 83874 ( 4))、 表面積の き 池 ( 9 3 8 8 ( 5))、 プ ト 線や多層 ( 3 2 8477 ( 6)、 5 ( 7)、 5 75359 ( 8)) などが挙げられる。
グラ ァイ 膜の形 法として、 特許 では、 グラ ァイト 液を全面 スプ 像で不要部分を除去する方法を使用して る。 また、 特許 2では、 炭素 体を原料 する 空中のア ク が使用されて る特許 3 4では、 炭化水素 ガスを原料とする 空中のプラ C (
) が開示されて る。 5ではメタ ガスを原料とする 空中 のプラズ ジ 法が使用されて る。 6 8には、 C ダ イヤモンド膜を ザ 熱してグラ ァイト 変化さ る方法が開示され て る。
グラ は、 グラ ァイ を一層だけ取 出したものであり、 安定なる2 グラファイ である。 常、 グラフ はグラファイ 層を指すが、 2 上のものを含む場合もある。 N U E TE L o 6 a ch 2００7 Pp 84 9 ( に示されるよ に、グラフ ン ボ チ に匹敵もし はそれを する 料の として国内外を問わず 目される 素材料である。
クラフ ンは巨視的サイズでは金属であるが、 EN E o 9 29
Feb ua y2００8 Pp 229 123 ( 2)に示されるよ に、 幅が O 下の グラフ は半導体であることが知られて る。 導体グラフ の 動度は2００ ０００ C S を超えるこ から、 ポス ・ 合物の 高速 バイスのチャネ 料 して有望 されて る。
明でグラフ イト膜の原料として るダイヤ ド 粒子は、 研磨 、 工具や 品の 止の ティ グ して広範に利用されて る。 え ば、 研磨 して、 25 から ００ 径のダイヤモ ド 粒子が 価 で市販されて る。 また、 ノメ ト サイ の 持 ダイヤ ド 粒子 は ダイヤ ド 呼ばれる。 メダイヤ ドはそれ以外のダイヤ ド 粒子 泣 なり、 火薬を不 囲気中で爆発させるこ で、 不完全燃焼の 素 をダイヤモ ドに結晶 長さ る爆発 と 方法で 造される。 えば、 粒径 が4・ 3 ０ 4 散に近 大きさの った高品位の ダイヤ ンド が国内で販売されて る。 径約4 の メダイヤモ ドは 素数が約6００ 0 、 すなわち、 6 であ 、 ラ ンが ０ 分である。
a ond e a ed a e a s 6 (2００7 P 2０ 8 2０22( 3)による と、 ナプダイヤモ ドは 分散 る 、 イド にな 微粒子として の 質を呈する 方で、 結晶 して イスカ になり分子としての 持 と される。 このよ に メダイヤ ドは分子と微粒子の 義的 質を持ち、 他に 類を見な 特異な 料 して位置付けられる。
料でも、 環境 ・ が懸念されるカ ボ チ とは異 な 、 メダイヤ ンドは細胞 性検査で生体に無害であると報告されて る。 また、 価格の面でも 国産品の 品位ナメダイヤ ドは単層カ ボン チ の ０分の 下 非常に 価である。
ただ、 メダイヤモ ドは産業上の利用例がな 、現在、応用を研究開発中で、 今後の 用が期待されて る。 明の
明が解決しよ とする課題
しかしながら、 上記 8に開示 れたグラ イ とその製 法には か 題点がある。
のグラフ イト膜の タ 、 グラ ァイト 液を全面 に 布した後、 ジストの トオフで余分な部分を除去する際、 多段階の スプ 置を用 る必要があ 、 用性や 便性に欠ける。
2 5のグラ イト 法にお て、 空を必要 し、 もし は大電流を必要とすること ら、 設備が大型化する傾向があり、 製造 に必要な ネ ギ 費も大き こ が挙げられる。 また、 多量の や未 ガスが残るので、その ス トが か 、環境 の 影響も懸念される。 さらに、 する対象 が全面グラ イト膜で われる傾向があり、 所望の 分だけにグラフ イ ト膜を形成した 、 グラ イト膜の微 タ を形成す るに かな 上の欠点もある。
6 8 ダイヤモ ド膜の相変化によるグラ ァイト 法で は、 グラ ァイト膜の原料となるダイヤ ド膜の形成には真空 置や高出力 源が必要なこ にあるに起因して、 設備や ネ ギ ス トが さむこと である。 また、 グラ ァイト膜の配 タ ンのみを残し、 グラ イト して な ダイヤ ンド膜を選択的に 去するのは困難である問題点もある。
さらに、 特許 8は れもグラ ァイ 膜を極限まで したグラ ン膜の形成にほ して な 。 グラ イト膜はグラ イト 液を塗布するのみであ 、 一般にグラ ァイト 使用する イド グラプ の 上であるため、 であるクラ ン膜の形 期 待できな 。 また、 特許 2 5の 法では、 ダイヤ シド膜もし は ダイヤ ンド グラ ァイ の 間的 質を持 ダイヤ ド し 成 できな 。
更に、 従来 術では、 透明性と を兼ね備えたグラ イト膜が得られて な ことである。 グラファイト膜はそもそも光の透 ス ク して利用されてお 、 特許 2では 耐久性に特 したグラ イ 膜である。 3で 部、 透明性に関する言及があるが、 膜の実 ダイヤ ド 素であるので 期待できな 。 4では導電 グ ラファイ 膜が開示されて るが、 高温の 上にしか製 できな の で、 そ そも、 透明性を議論できな 。 様に、 特許 5で グラフ イト膜 を形成する 度が8００Cであるので、 通常、 透明 して られるガ ラス プラスチック等の耐 度の 材料上には製 できな 。 また。 6 8にお てほ、 透明性の プ ント リ ン 上でのグラフ ァイト なので、 透明性を確保できな 。
そこで、 明の 、 用性の 、 ストで 資源である方法で、 任 意の 所、 任意の 状のグラフ ・グラフ イト膜が形成された半導体 置及 びその製 法を提供するこ にある。
また、 明の他の目的は、 と透明性が両立したグラフ ・グラ イト膜を有する半導体 置及びその製 法を提供するこ にある。
題を解決するための
明によれ 、ダイヤモ ド グラフ の 変化を利用するこ で、 局所 ネ ギ を集中できる 源によりダイヤ ド 粒子 ら変換された クラ 膜及びグラ ァイ 膜の内の少な とも一方を有することを特徴とす る半導体 置が得られる。
ここで、 明の 導体 置にお ては、 前記ダイヤ ド 粒子は、 直径が 4 ００は であるこ が好まし 。
また、 明の 導体 置にお て、 前記ダイヤ ド 粒子は、 メダイヤ ドであることが好まし 。
また、 明の 導体 置にお て、 前記グラフ イト膜の膜 、 4 ら9００ であることが好まし 。
また、 明の 導体 置にお て、 前記グラ 膜は、 ダイヤモ ド 粒 子 面のみに形成されて ることが好まし 。
また、 明の 導体 置にお て、 前記 ネ ギ ビ ムであるこ が好まし 、 前記 ネ ギ ビ ムは、 ザ 光であるか、 又は電子ビ ムで あるか、 又は、 集束イオンビ ムであることが好まし 。
また、 明の 導体 置にお て、 前記 ネ ギ ビ ムは、 イク ビ ムであることが好まし 。
また、 明の 導体 置にお て、 前記クラフ ン膜もし はグラファイ 膜は、 を有するこ が好まし 。
また、 明の 導体 置にお て、 前記グラフ 膜もし はグラフ イト 、 透明性を有するこ が好まし 。 また、 明の 導体 置にお て、 前記クラ 膜もし はグラファイト 膜は、 を兼ね備えることがより好まし 。
また、 明によれば、 ダイヤ ンド 粒子を イ にする イド 程 、 前記ダイヤモ ド 粒子の イド 液を適当な 布する 、 程 、 ダイヤ ド クラファイ の 変化を利用して、 局所 ネ ギ を集中できる 源によ 、 ダイヤモンド グラ ァイ の 変化を 誘起してダイヤ ド 粒子 グラ イ 膜に変換する相変換 程と有する こ を特徴 する半導体 置の 法が得られる。
ここで、 明の 導体 置の 法にお て、 更に、 前記 変換 程の後 に、 グラ イト されて な ダイヤ ンド 粒子 除去する 程を有 するこ が好まし 。
また、 明の 導体 置の 法にお て、前記 イ 、 直径が4 ００U のダイヤモ ド 子を利用するこ が好まし 。 また、 明の 導体 置の 法にお て、前記 ロイド 、 ダイヤ ドを利用することが好まし 。
また、 明の 導体 置の 法にお て、 前記 変換 、 ネ ギ ビ ムを利用するこ が好まし 、 この ネ ギ ビ ムは、 ザ 、 電 子ビ ム、 集束イオ ビ ム、 イク ビ ムの ずれ を利用すること が好まし 。
明の
、 安価なダイヤモ ド 粒子を原料とし、 用性の 大気中・ 温 のプ セスを適用するこ で、 ストで ストを実現したグラ ン・グラ ン膜を有する半導体 置を提供できる。
また、 、 局所 ネ ギ を集中できる 源を利用することで、 通 常は困難な ダイヤモンドのグラフ イト化を達成したグラ ン・グラ ァ イト膜を有する半導体 置を提供できる。 面の 単な説明 :
、 ノサイズ 域のダイヤ ンドーグラフ の である。 2 、 明のダイヤモンド 粒子からグラファイト膜を形成する で ある。
3は、 明の 程における ダイヤモ ド膜の膜 数の 係を示す図である。
4は、 明の 程における ダイヤモ ド膜の紫 ・ ・ ス ク ト を示す図である。
5は、 明の によるクラ 膜の ザ 熱による形成の 例を連続的に示す 微鏡 真である。
6は、 明の 2によるグラ イト膜 らなる の 例を 示す 真である。
7 、 明の 4による ダイヤ ンド膜及びグラファイト膜の ト ザ ワ の 係を示す図である。
8は、 明の 5による無機材料上に形成されたグラファイ 膜の電 造の 微鏡像の 例を示す 微鏡 真である。
9は、 明の 6による金属 上に形成されたクラファイト膜の電 造の 微鏡像の 例を示す 微鏡 真である。
nは、 明の 7によるプラスチック 紙上に形成されたグラ ァ イト膜の電 造の 微鏡像の 例を示す 微鏡 真である。
は、 明の 8による 2 類の 、 ザ ワ でガ ラス 上に形成されたグラ イト膜の像の 例を示す 真である。
は、 9による グラ ・グラプ イ 膜の 紫 ・ ・ スペク ト の 例を示す図である。 明を実施するための
明の 導体 置及びその製 法に て、 詳細に説明する。
明の 導体 、 のある、 もし ほ と透明性を兼ね備えた グラ ・グラファイト膜を配線、 電極、 もし はチャネ して有する。 このグラフ ン・グラ ァイト膜は、 安価で入手し易 ダイヤ ンド 粒子を 原料とする。 特に、 イス 途には ダイヤモ ドを使用する。 ダイヤ ド 粒子は イド 程で、 イド 液とな 、 適当 な材料上に 布 れる ( 。
にほ 価な特別の 要で、 大気中、 室温で行われる。 また、 ダイヤ ド 粒子を塗布する対象は、 半導体、 無機 、 金属、 プラスチック、 、 多岐に渡る材料を使用することができるので、 目的に応じて、 価で環境 ストの 材料を選択できる。
また、 局所 ネ ギ を集中できる 源、 例えば、 設備 ス トが低 用 の ザ 光に 、 ダイヤ ド グラ ァイ の 変化を誘起し、 ダイ ヤ ンド 粒子 グラ ・グラ ァイト膜に変換される。
源がスキャ 能ならば、 任意の 所、 任意の 状のグラフ ン・グ ラ ァイト膜が形成され、 グラ ・グラ ァイト膜 らなる配線、 電極、 チ ャネ を備えた半導体 置が製造できる。
明にお ては、 ダイヤ ド グラ ァイ (グラフ を含む) は両者 とも 素の 素体で、 温度 力に依存して相互に変換され得る。
視的サイ の 合、 炭素の 安定 グラプ であり、 ダイヤ ドは である。 て、 では、 活性化 ネ ギ を越える ネ ギ を 与え えすれば、 ダイヤ ドはグラ ァイ に自然に相変化する。 すなわち、 巨視的サイズで 、 ダイヤ ド グラファイ の 必要な 度が低 で 較的容易である。
し し、 粒子 径が ノメ ト サイズになる 、 巨視的サイズ は異なる 態を呈するよ になる。
は、 ノサイ 域のダイヤ ド グラファイ の を示して る。 この図は、 angらの ( ang e a Jou na O edPhys cs 97 ０66 ０4 ０66 ０4(22０5) 4) hengx n a e a nge a e he e n e na ona Ed on 44 74 4 74 8 (2００5)( 5)) に表示 された理論 に基づき発明 が数値 算した結果を作図したものである。
を参照する 、 メダイヤモンドもし は グラ ァイ の 、 横軸は温度で、 の サイズ 度の 線を表して る。
の 図 ら明らかなよ に、 粒径が約5・ 5 下の 合、 常温での グラ で な 、 メダイヤ ドである。
また、 粒径が4 では 6０ Cまで、 3 では 2００Cまで、 2 では 25００ Cまで、 メダイヤ ドの方が グラ よ 安定で ある。 すなわち、 メダイヤ ドの 、 ダイヤモンド グラ
の はかなりの 必要とするため、 通常の 法では簡単には 成でき な 。 明ではダイヤ ンド 粒子 グラ ・グラ イト膜に転換す る方法 して、 局所 ネ ギ を集中することが可能な 源を利用する。 この 源を用 れば、 巨視的サイズのダイヤ ド 粒子は 、 ダイヤモンドまで、 グラ ・グラ イト することが可能である。
源 しては、 ザ 、 電子ビ ム、 ( イオンビ ム)、 イク ビ ムなどの ネ ギ ビ ムが適切である。 グラ イト化の対象が イク メ ト オ ダ のダイヤモ ド 粒子である場合や、 メダイヤ ンド 層 みをグラ ァイ に変換するだけでよ 場合は、 通常の 法、 例えば、 加 熱した金型の し付けによる方法も ることができる。
次に、 明の 施の 態に て 面を参照して詳細に説明する。
2 (a) ( ) を参照すると、 明の 施の 態としてダイヤ ド 粒子 らグラ ・グラ ァイト膜を得る が示されて る。
明によるグラ ン・グラファイト膜は、 次の通り作製される。
まず、 2 (a) に示す に、 用意する。 それ は別にダイヤ ド 粒子を適当な溶媒に分散した イド 液を準備する( イド
)。
次に、 2 (b) に示すよ に、 イド 液を適当な 上に 布するこ とでダイヤモ ド 粒子 2を形成する ( )。
で、 2 (c) に示すよ に、適当な局所 3をスキャ するこ で、 グラ ・グラ ァイ ト 4を描画する ( 変換 )。
すると最終的に、 2 (d) に示すよ に、 任意の 所に任意の 状のグラ ・グラフ イ 4を持 導体 置を作製することができる。
また、 ダイヤ ンド 粒子 イド の 度と 数を調整するこ で、 ダイヤモ ド 粒子の 度の さから数百 イク メ 度の さまで のダイヤ ド 粒子 形成することができるので、 得られるグラ ・グ ラ ァイト膜も同 度の 御をなし得る。
次に、 明の 施の よる半導体 置の 法に て 面を参照して 詳細に説明する。
はじめに、 イド 程として、 ダイヤ ド 粒子 末を親水性 、 例えば、 、 メタノ タノ 等のア 類、 メチ ス
、 ， メチ ホ ムア ド (N N d e hy o a de) 等に分散さ せる。 ダイヤ ド 粒子は研磨 や工具 ティン の 途で広 使用されて お 、 安価に入手することが可能である。 用するダイヤ ンド 粒子の サ イ は 4 の 囲である。 径が小さ 程、 布した際の膜 の均一性が高 、 の 限が低 なる利点がある。 散には超音波 置を 利用する 、 分散 間が 約される。 特に、 ノサイ のダイヤ ンド 粒子で ある ダイヤ ドを使用する際は、 高出力の げ込み 音波
を利用すると、 2 子が され、 ほぼ 子のみの らなる
イド 得られる。 また、 2 子を完全に 去するには、念のため、分散 、 適当なボア径の ィ タ で 過するとよ 。 また、 簡易の 心機でも2 子 を除去できる。 えば、 2０００ ( 速度) の 心を5 、 2 子を沈 さ 上澄み液を取れ よ 。ダイヤ ド 子の イド 度が高 、 2 生によ ダイヤモンド 粒子 の 質の 一性が損なわれる。 そのた め、 ダイヤ ド 粒子の ロイド の 0 (
セント) 下がよ 、 5 v 下がよ まし 。
次に、 程では、 度調整したダイヤ ド 粒子 液を適当な基 上 に する。 には 法による 布、 による 布、 スプ 法によ る 布、 スピン ト法による 用 ることができる。 ずれの 法も大 気中 ことができる。 、 、 スプ 法は平らな に限 らず、表面に ある材料 面、 3 元的な材料 面にも 布できる特徴がある。 方、 平坦な であれば、 スピン 法を用 る 質の 性を確保 できること、 の 発が速 こ ら、 操作性に優れると 点がある。
粒子 必要に応じて で乾燥させる。 3は、 粒径が4・ 3 ０ 4 のダイヤ ド 粒子 ( 下、 ダイヤ モ ド)の タノ イド 液を半導体 であるS O S ( ) スピ タ で塗布した時に、 ダイ ヤ ド膜の膜 数の 係を表す図である。
3に示すよ に、 ダイヤモンド 数に比例し、 w 度の 合、 回に付き 2０ の さの ダイヤモンド膜を基 上に形成で きる。 また、 濃度を下げれば、 2０ 下の ダイヤ ンド膜を形成 できる。 えば、上記の4・ 3 ０ 4 径の ダイヤ ンドの 合、 0・ 25 度の イド 液を 布すれば、 5 、 すなわち、 ダイヤ ドが だけ 面に2 した ダイヤ ド
作成することができる。
4はガラス 上に形成された ダイヤ ンド膜の紫 ・ ・ ス ペク ト である。 ( ) は 25 ( ) は 25０ (C) は 7 合である。 (C の ０ の 合、可視・ 域で の 収が増加する傾向が見られるが、 域での 95 上である。 ( ) の 25 ( ) の 25０ の 、 紫外・ ・ 外 の 域に渡 て 過性が非常に高 、 特に ( ) の 25 の 全域で まで95 上の透 を保 。 上よ 、 ダイヤヤ ド 粒子の イド 度 数を調整すれ 、 任意の のダイヤ ド 粒子 するこ が可能である。
後に、 相変化工程として、 ダイヤモ ド グラ ァイ 変化さ るた め、 任意の 上に したダイヤ ンド 粒子 加熱する。 な 熱を 行 得る 源を利用し、 その 源をスキャ することによ 、 ダイヤ ンド 粒 子 上の任意の 所に任意の 状のグラ ・グラ ァイト膜を作製するこ が出来る。 熱の 源 しては、 ザ 、 電子ビ ム、 ( イ オンビ ム)、 イク ビ ム、 ウ ダ ボンダ による 波、 金 型からの熱などが挙げられる。 4 の ネ ギ ビ ム 触で加工でき る特徴を持ち、 ネ ギ が集中するので高温を発生させることができる。また、 ビ ムをスキャ することで、 ネ ギ を に短時間だけ 中することが できること ら、 所望の 所のみダイヤモ ドをグラ に相変化さ るこ が可能であるとともに、 潜熱が素早 されるので、 膜の下 料の 傷 を防げる利点がある。 さらに、 ビ ム ネ ギ を調整して、 ダイヤモ ド 粒 子 層のみをグラ イト してグラフ を得るこ も可能である。
特に、 ザ 光は安価な ザ が市販されてお 、 大気 ・ 加工で きるので真空・ 備を必要とせず、 製造 ス トが低 利点がある。 ザ 光による水平方向の サイズ ザ 度であるので、 サ イ ク メ である。 て、 ント 集積 の 子回路に配線 や電極を形成するのに適して る。
これに対し、 電子ビ ム Bは 空を必要とするが、 微細 工に向 て おり、 加工ザイ 度ほ ら数十 である。 て、 電子ビ ム
バイスの 製に適して る。
なお、 ダイヤ ド 粒子 絶縁 なので、 グラ イ 化の工程の 、 直方向の 、 水平方向の 線や電極 の として利用することも可能であ る。 また、 目的によ ては、 グラ ・グラ イ ト 、 グラファイト されて な ダイヤ ド 粒子 親水性 流せる。 また、 タ されたグラ ン・グラ イ ト膜は基 着性が高 。 つて、 余分な ダイヤ ド 粒子 除去して、 必要なグラ イ ト膜のみを残すこ が可能 である。
上、 本 明の 施の では、 ダイヤ ド 粒子 の 製に大気中・ 温 の プ セスによ 布すると 工程を採用して るので、 プラスチック等 の熱に弱 基 上でもダイヤ ド膜を簡便に低 ス トで製 できる利点がある また、 スキャン 能な ザ 熱を使用すれば、 ダイヤモ ド膜をグラ イ ト膜に相変化さ る工程も大気中・ プ セスで行えると伴に、 ・ 可能なので、 を傷めずに任意の 所に任意の 状のグラフ ・グラ イト膜を作製することができ 利点がある。 下の では、 グラフ ・グラファイト膜の原料として、 直径が4・ 3 ０ 4 の メダイヤモンドを使用して るが、 ダイヤ ド 粒子の はこれに限られるものではな 、 他の粒径のダイヤモ ド 粒子でも同様の 果 が得られる。
(
5は、金の電 造を タ グ 上に5
ダイヤ ンド スピ ト 、 波長が 6 4 の ザ を スキャ した場合を観察した光学 微鏡像である。 、 白色のスポットが ザ の 点で、 ザ スポ 径は約5 は 、 極の 1 n である。 なお、 ザ スポ のスキャ は s、 ザ ワ は0・ である。 左の金 極上 ら始ま て、 渡 しして、 右の金 極まで、 ザ が集光 れた部分のみが黒 変化してゆ こ が観察される。また、 ザ 前後で金 の 5 度低下する。 これらの ザ された ダイヤ ンド グラ ァイ ト して ることを示して る。 構成する ダイヤ ドの 層の のみがグラ イト して るので、 この 合に得られるの グラ 膜 である。 このクラ 膜は電界 トラ ジスタのチャネ として利用できる この例では、 左右の 電界 トラ ジスタのソ ス・ ド イ と して 橋渡ししたグラ 膜がチャネ として、クラフ ン 下のS 層は ゲ ト として、 c ( イド プ ) がゲ ト して 働 。 この 合、 電界 トランジスタは ック 型である。 方、 グラ チャネ を形成した後に、 適当な方法を用 て、 クラ 上に絶縁 を 製 、 その 上にゲ ト 極を形成すれば、 ツプゲ 型の電 トラ ジスタを構成することも可能である
実施 の 平方向の サイズの ザ のスポット径で決定され、 である。 て、 局所 に加熱できる 源を利用すれば、 ダイヤモ ド膜を製 した 上の任意の 所に、グラフ ン・グラ ァイト膜からな 、 局所 源のサイズを下限とする配線を形成できることを実証して る。
( 2 )
6は、 ダイヤ ンド膜を9 の さで製 したガラス 上に、 ザ 熱で ダイヤ ドをグラ ァイ に相変化させるこ で、 造が形成できることを示して る。
6を参照すると、 ザ ワ は0・ W、 スキャ 2 X ０4 は s、スキャ ステップ幅は5 で、 の 域に 極を形成した。
極の 本の 25 が 、 の 25 は である。 この が示すよ に、 ザ スポット径である5は 上であれば、 任意の2 域に、 任意の 状のクラ ・グラファイト膜を形成できる。 また、
ダイヤ ド の 度や 数などで調整することが可能である。 の ダイヤモンドの の ・ ０ 4 であ 、 上限は 局所 源の ネ ギ が届 囲ならば らでも厚 することが出来る。
5で示したよ に、 ダイヤ ド膜は紫外 ら まで透明性が 高 、 例えば、 本実施 で使用した ザ 長の ０64 での
5Ⅹ ０ 3
は 定される。 て、 この 長で5０ となる ダイヤモ ド 4O 、 。の となる 9０ で ある。 すなわち、 ０64 の ザ 熱で 成できるグラ ァイト の 少な と 9００ 見積もることが出来る。
( 3)
、 S S 上に ダイヤ ドを は 厚 塗布した試 料にお て、 未処理の ダイヤ ンド 、 試料 体を真空中 ０００ Cで ０ 0 間、 ア 理することで作製した 、 大気中 ザ 熱処理に よ 作製した膜に関して、 それらの ト 抗を 較したものである。 前の ダイヤ ンドの ト G ( オ ム) オ ダ で絶縁 である。 これに対し、真空ア 理で得られる膜のシ ト (メガオ ム) オ ダ で3桁の低下に留まるものの、 ザ 熱で得られる膜は数百オ ム オ ダ で7 上も低下する。 ダイヤモンド膜を加熱した場合にその ト 抗が低下する理由はグラ ァイ 化が進行したためである。
ア ザ 熱の 合で、 得られる膜の ト 抗に違 が見ら れるのは、 ０００ Cの ア 理では、 ダイヤ ドの 部までグ ラファイト化が進行せず、 電気伝導に寄与しな ダイヤモ ド相が中心に な の 合で残るためと推測される。 示した ノサイズ 域でのダイヤ ド グラ ァイ に関するサイズ 度の 図から判断する 、 直径サイズが 3・ 5 下の ダイヤ ン ドの 合、 Cにお てグラ ァイ ダイヤ ンドの方が安定 であ る。
て、上記 裏付けられ、使用した ダイヤ ドの サイ 4・ 3 ０ 4 であるこ を考慮に入れると、 ０００ Cの ア では、 に約3・ 5 径のダイヤモンドが残り、 表層の のみがグラ ァイ ト して ると考えられる。 方、 ザ 熱で得られる膜は、 抵抗 算 する 、 3Ⅹ ・ c になる。
この値は、 イダ グラ ァイ の 7 5X ０ 2 ・ c を十分 に下回 て る。 て、 ザ 熱で得られる膜ではグラ ァイ ト化が ダイヤ ド 子の まで進行して る 考えられる。
この ザ 光が 間的に高温、 ら 、 2０００C 上を発生できる こ に起因する。 上、 通常の 源と比較して、 ザ 光などの ネ ギ を 集中できる ダイヤ ドのグラ ァイト化に関して高 優 ，陛を持 て ることが実証される。 ・ ダイヤモ ド膜の加 前後のシ ト の
処理 ダイヤモンド 理した膜
ザ 熱
膜の ト の ト s した膜の
s o s ・
5Ⅹ ０9 4X O6 3X 02
( 4)
7は S S 上2００ ダイヤモ ド膜を ザ 熱した後の ザ ワ の 係が示される。 ザ の ０64 、 繰 返し 波数は5０ Hz、 ザ スポット径は約5 x 、 ザ のスキャ 度ほ2Ⅹ ０ s、 スキャ ステップ で、 ０ 角の金 2００は おきに 子状に2 した3００X 23００ が の領域を ザ 熱した。 ザ ワ は0～0・ 5Wの間で変化させ た。 られた膜の ト 4 で測定した。 0・ ０5W 下では ト の な が、 0・０6Wを越える辺 から急激に ト 下し、 0・ ０9～0・ Wで底を打 た後に反転、 ト 増加に転じる。 0・ 5 Wで ダイヤモンド 度の 抗になる。 0・ Wでの ザ 熱で ト 6 下し、 ダイヤモ ド グラ ァイ の 変化が 和して完 する。 0・ W 上で ト 抗が上昇に転じるのは、 ア ョンによ 膜の表層が徐 に ぎ取られるためであ 、 0・ 3Wを超え ると 質が急激に悪化する。 て、 加熱によ ダイヤ ド グラ ァ イト 変化さ て膜を形成するには、 0・ 3W 下が望まし 、 ワ 度に 算する 、 O W 2 下 なる。 なお、 クラ ァイト化が 和す る ザ ワ である0・ W 下では ダイヤ ンド 層のみがグラ ァ イト して る。 特に、 0・ 5W 下では数 のみグラ ァイト しており、 す なわち、 グラ 膜が形成 れて る。 このことは ト 抗の値から 付け られる。
( 5)
8は、 ザ 熱による ダイヤ ド グラファイ の 変化を 利用することで、 の 機材料上にグラ ・グラ ァイト膜の電 造を 形成可能なこ を示す 微鏡像である。 8にお て (a) は、 S O S 、 (b) はア ナ 、 (c) はガラス 、 (d) は イカ を夫 て る。 (a) S O S 、 (b)ア ナ 、 (c)ガラス 、 ( ) イ 上に、 それぞれ、 ダイヤモンドー タノ 液を2０ 、 3０００ P ( ) の 転速度でスピ トした。 に依存して タノ に対する れ性が異なるため、 ごとに異なるが、 2００ である。
ダイヤ ド膜を乾 した後、大気中 ザ 熱した。 8の(a) (b) ( 、 (d) 、 右 では ザ ワ を0・ ０W、 では0・ 4W、 では0・ 8Wであ 、 す ての 合で、 ザ スキャ 2 s、 ザ 返し 波数は5０ zである。 なお、 グラ ァ イト 極の 方形の ッド X u であ 、 ブ ッジ 分の 左 ら右 、 それぞれ、 5 4０は 、 ００は であり、 電極 の 隙の幅は上か 、 それぞれ、 ０は 、 3０ m、 6 O 、 4０は 、 8０ である。
8の (a) と (b) は反射光 であるが、 (c) のガラス ( ) の イ カ 透過 である。 (c) と (d) のグラ ァイト 透明性を持 て ることが確認できる。 なお、 他の無機材料 上でもグラ グラ ァイト 極の 可能である。
( 6)
9は、 ザ 熱による ダイヤ ド グラ ァイ の 変化を 利用することで、 金属上にグラ ・グラファイト膜の電 造を形成 可能なことを示す 微鏡像である。 9にお て (a) は S 、 (b) は 面、 (c) S ) 面、 ( ) はア 面の 合をそ れぞれ して る。 ダイヤ ンド膜の塗 件、 電極のサイ 、 ザ ワ 外の ザ の 実施 5 同じである。 ダイヤモ ドのグラプ イト化は、 無機材料 よ 金属 面の方が少な ザ で実現でき る。
実施 の 合、 図 、 右 では ザ ワ を0・ ０5W、 中央では0・ ０7W、 では0・ gWであ 、 低 ワ 値 らグラ ァイト化が進行 する。 なお、 他の金 面でも同様にグラ ン・グラ ァイト膜を形成するこ とができる。
( 7)
、 ザ 熱による ダイヤ ド グラファイ の 変化 を利用することで、 プラスチック 料や紙の表面にグラ グラ ァ イト膜の電 造を形成可能なことを示す 微鏡像である。 1 ０にお て (a) P (ボ チ テ フタ ト) ィ ム、 (b) P (ポ ) イ ム、 (c) は ビ 面、 (d) は 面の 合をそれぞれ して る。
実施 で使用されるプラスチック 加熱で 解する傾向がある。 そのた め、 グラ ァイ 化に使用した ザ の ワ で0・ ０5W 低 抑えると 伴に、 ザ スキャ 度を2X ０4
は s 上記 5 6の 合の ０倍に速めるこ で、 ワ 度を可能な限り低 する工夫が施されて る。 なお、 電極のサイズ等は実施 5 同じである。
０ (a) のP ィ は 2 O であるため 、 スピ タ では 一な が困難なので、 ダイヤモンドを製 した。 ０ (a) のP ィ ム上のグラ イト 透過 で観察して お 、 グラ イト 透明であることが分 る。 なお、 ０ (a の ィ ム内の斑 ザ 熱とは関係な 、 はじめから 在する気泡である。
０ ( ) のP フィ は 35u 非常に薄 ので S 上 に 付することで変形を防ぎ、 スピ ト法で ダイヤ ンド膜を表面に形 成した。 なお、 ０ (b) に見られるスクラ チは ザ 熱とは関係な 、 ィ を 付した S上のスクラツ が透けて見えて るものである。
０ (c) の ビ は な 柔ら が、 ダイヤ ンド 液を スピ ト 能であ た。 ただ、 塩化ビ であり、 グ ラフ イト はその りに形成されて る。
０ (d) の紙は ダイヤ 多少 部に浸潤するが、 能であ た。 用した 比較的 ら で、 グラ イト
形成 れて る。 なお、 他のプラスチック 料上でも同様に、 ダイヤモ ド グラ イ 変化を加熱で 進し、 グラ イト膜を形成することが 可能である。 上のよ に、 従来の 法ではグラ イト膜が形成不可能 難 な材料 面にも、 明の 法によれば、 グラ ン・グラ イト膜を形成可 能である。
( 8
、 ガラス 上に ダイヤ ンド膜を ザ することで 成 されたグラ イト膜の透明性を視 するための像である。 側 方形のガラ ス ( 8Ⅹ 8 ) の4 画のグラ イト (6Ⅹ 6 ) は、 7 ００ 厚の ダイヤモンド膜を様 ワ によ ザ することで 製 されて る。 方、右側の 方形のガラス 上の4 グラ ァイ 膜は、 5 厚の ダイヤモ ド ワ によ ザ するこ とで製 されて る。 右両者のガラス 上のグラフ イト 画で、 ザ ワ は左上、 左 、 右上、 右下の順に小さ な て る。 側のガラス 上にお て、 左上のグラ ァイト グラ ァイト化の度合 が大き 、 膜 が厚 ので下地の 字が見えな 。 し しながら、 ザ ワ を減少さ る ことで、 、 右上、 右下 透明性が増し、 下地の 字が読めるよ にな る。 このことは ザ ワ を調整することによ 、 グラ ァイト化の度合 を制御できるこ を意味する。 側のガラス 上にお て、 左上のグラ ァイ ト グラ ァイト化が 和して るが、膜が薄 ために十分に光が透過し、 下地の 字が鮮明に視 できる。 また、 ザ ワ を弱 するに れ、 よ 明性が増す。 まり、 この 合ではグラ ァイト化の進行が抑制され、 メダ イヤ ンド 子の 層にグラフ ン膜が形成されて ることを意味する。 なお、 他の膜 、 ザ ワ でも同様の 果が得られる。 て、 メダイヤ ド膜の膜 、 加熱の 合 を調整するこ で 意の 過性のグラ ・グラ ァイト膜を形成できる。
( 9)
2は、 メダイヤ ド膜の ザ 熱により、 ガラス 上に さ れたグラフ ・グラ ァイト膜の紫 ・ ・ スペク ト を示す図であ る。 2を参照する 、 百分率で表示 れる 、横軸は波長である。 スペク ト は上 ら順に、 グラ ァイト ０ 5０ r、 25０ に対応し、 それぞれのグラ ァイト膜は ザ 熱によりグラ ァイト化が 和して る。 グラファイト膜の ト 、 ０ 5 25０ の場合で、 それぞれ、 27 S ・、 3・ 3 S ・、 0・ 70 S ・ である。 グラ ァイト 外、 可視、 紫外 域 長が短 なるに 、 透過 が徐 に低 なる。 また、 大き 程、 透過 小さ 、 ト 抗が低 なる傾向がある。 25０ のグラ ァイト膜の透 、 波 長 ０００～26００ の 域で6０ 上であるが、 波長8００ 下の 域に入ると 5０ 切 、 紫外 域の 3００ で2０ とな る。 方、 ００ のグラ ァイ では、 域にお て75 上、 可視 域にお て55 上の、 紫外 域で4０ 上の透 である。 更に、 5 のグラ ァイ 膜は、 紫外・ ・ 外の 域でほぼ8０ 上の透 を持ち、 特に波長8００～2 6００ の 域で9 5 上の 透 を持 。
上のよ に、 高 と低 ト 反ではあるものの、 明によれば、 透明性と伝導 を兼ね備えたグラ ン・グラフ イト膜を提供す ることが出来る。
したが て、 ダイヤモ ド グラ ァイ の 変化を利用することで、 と透明性を兼ね備えたグラ ・グラフ イト膜を有する半導体 置を提 供することができる。
5 7から、 ダイヤ ド 粒子 布する方法を使用することで、 種類の 料上にグラ ・グラ ァイト膜が形成可能な 導体 置を提 供することができることがわ る。
明の 態にお て、 ダイヤ ド グラ ァイ の 変化を行 際、 スキャン 能な局所 源を利用するこ で、 任意の 状のグラ ・グ ラ ァイト膜を有する半導体 置を提供することができる。
態にお て、 安価なダイヤ ド 粒子を原料 し、 用性の 大気中・ 温のプロセスを適用することで、 ス トで ス トを実現 したグラ ン・グラ ン膜を有する半導体 置を提供できる。
また、 実施 態にお て、 局所 ネ ギ を集中できる 源を利用するこ とで、 通常は困難な メダイヤ ドのグラフ イト化を達成したグラ ・ グラ イ 膜を有する半導体 置を提供できる。 上の利用 能性
明の 用例 して、 軽量、 フ キ ブ 、 力、 低 ス トが特徴で ある電子機器、 有機 ク ネッセンスのディスプ イに使用され る半導体 置が挙げられる。
この 、 2０ 8 7 日に出願 れた日本出願 2００8 7 2 2 4 号を基礎とする優先権を主張し、その 示のす てをここに取り込む。

Claims

ダイヤモ ド グラ ァイ の 変化を利用することで、 局所 ネ ギ を集中できる 源によ ダイヤ ド 粒子から変換されたグラ 膜もし はグラファイト膜を有することを特徴 する半導体 。
2・ 記載の 導体 置にお て、 前記ダイヤ ド 粒子は、 直 径が4 ００は であるこ を特徴 する半導体 。
3・ に記載の 導体 置にお て、 前記ダイヤモ ド 粒子は、 ダイヤ ドであることを特徴 する半導体 。
4・ に記載の 導体 置にお て、 前記グラファイト膜の膜 、 4 ら 9００ であることを特徴とする半導体 。
5・ 記載の 導体 置にお て、 前記グラ 、 ダイヤ ド 粒子 面のみに形成されて ることを特徴 する半導体 。
6・ に記載の 導体 置にお て、 前記 ネ ギ ビ ムで あることを特徴 する半導体 。
7 6に記載の 導体 置にお て、 前記 ネ ギ ビ ム 、 ザ 光であるこ を特徴 する半導体 。
8・ 6に記載の 導体 置にお て、 前記 ネ ギ ビ ムは、 電子 ビ ムであるこ を特徴 する半導体
9・ 6に記載の 導体 置にお て、 前記 ネ ギ ビ ムは、 集束 イオンビ ムであるこ を特徴とする半導体 。
０・ 6に記載の 導体 置にお て、 前記 ネ ギ ビ ムは、 イクロ ビ ムであるこ を特徴 する半導体 。
・ に記載の 導体 置にお て、 前記クラ ン膜もし ほグ ラ ァイト膜は、 を有することを特徴とする半導体 。
2・ 記載の 導体 置にお て、 前記グラ 膜もし ほグ ラ ァイ 膜は、 透明性を有することを特徴 する半導体 。
3・ 記載の 導体 置にお て、 前記グラ 膜もし は 膜は、 透明性 を兼ね備えることを特徴とする半導体 。 4・ ダイヤ ド 粒子を イド にする イド 程 、 前記ダイヤ ド 粒子の イド 液を適当な基 布する 程 、 ダイヤ ド グラ ァイ の 変化を利用して、 局所 ネ ギ を 集中できる 源によ 、 ダイヤ ド グラ ァイ の 変化を誘起してダ イヤモンド 粒子 グラ ァイト膜に変換する相変換 程と、 を有することを 特徴とする半導体 置の 。
5・ 4に記載の 導体 置の 法にお て、 更に、 前記 変 換 程の後に、 グラファイト されて な ダイヤ ド 粒子 除去する 程を有することを特徴 する半導体 置の 。
6・ 4 5に記載の 導体 置の 法にお て、 前記 イド 、 直径が4 ０は のダイヤ ド 子を利用 することを特徴 する半導体 置の 。
7・ 4に記載の 導体 置の 法にお て、 前記 ロイド 、 ダイヤ ンドを利用することを特徴とする半導体 置の 。
8・ 4に記載の 導体 置の 法にお て、 前記 変換 、 ネ ギ ビ ムを利用することを特徴 する半導体 置の 。
9・ 4に記載の 導体 置の 法にお て、 前記 変換 、 ザ 光を利用するこ を特徴とする半導体 置の 。
2０・ 4に記載の 導体 置の 法にお て、 前記 変換 、 電子ビ ムを利用することを特徴とする半導体 置の 。
2 ・ 4に記載の 導体 置の 法にお て、 前記 変換 、 集束イオ ビ ムを利用することを特徴とする半導体 置の 。 2 2・ 4 載の 導体 置の 法にお て、 前記 変換 、 イク ビ ムを利用することを特徴とする半導体 置の 。 2 3・ 導体 置であ て、 配線、 電極、 半導体チャンネ の な とも が、 ダイヤ ンド 粒子膜 の ネ ギ の によ てダイヤモ ド グラ ァイ の 変化を生じさせることによ て変換されたグラ 膜もし はグラ ァイト膜によ て 成されて る半導体 。
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