JP3176086B2 - ダイヤモンド結晶及びダイヤモンド形成用基体 - Google Patents
ダイヤモンド結晶及びダイヤモンド形成用基体Info
- Publication number
- JP3176086B2 JP3176086B2 JP15031891A JP15031891A JP3176086B2 JP 3176086 B2 JP3176086 B2 JP 3176086B2 JP 15031891 A JP15031891 A JP 15031891A JP 15031891 A JP15031891 A JP 15031891A JP 3176086 B2 JP3176086 B2 JP 3176086B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diamond
- substrate
- graphite layer
- forming
- crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子材料として優れた
特性をもつダイヤモンド結晶及びその形成用基体に関す
る。
特性をもつダイヤモンド結晶及びその形成用基体に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは、大きなバンドギャップ
（５．５ｅＶ）、大きなキャリア移動度（電子１８００
ｃｍ2／Ｖ・Ｓ、正孔１６００ｃｍ2／Ｖ・Ｓ）、大きな
熱伝導率（２０Ｗ／ｃｍ・ｋ）を持ち、更に高硬度で耐
摩耗性に優れる等の他の材料では得られない種々の特性
を有している。
（５．５ｅＶ）、大きなキャリア移動度（電子１８００
ｃｍ2／Ｖ・Ｓ、正孔１６００ｃｍ2／Ｖ・Ｓ）、大きな
熱伝導率（２０Ｗ／ｃｍ・ｋ）を持ち、更に高硬度で耐
摩耗性に優れる等の他の材料では得られない種々の特性
を有している。
【０００３】近年、ダイヤモンドの気相からの合成が進
み、化学的気相析出法（ＣＶＤ法）により、ダイヤモン
ド膜ができるようになってきた。
み、化学的気相析出法（ＣＶＤ法）により、ダイヤモン
ド膜ができるようになってきた。
【０００４】この技術においては通常、鏡面研磨された
基板が用いられている。
基板が用いられている。
【０００５】しかしながら、鏡面研磨されたシリコン基
板においては、ダイヤモンドの結晶核形成密度が小さい
ため、従来、ダイヤモンド砥粒により基板表面に傷付
け処理を行ったり、あるいは、ダイヤモンド砥粒を含
んだ液体（アルコール、水等）中で、超音波振動を与え
て基板表面に傷付け処理を行ったりすることにより、核
形成密度を増大させ、膜状ダイヤモンド結晶を得てい
た。
板においては、ダイヤモンドの結晶核形成密度が小さい
ため、従来、ダイヤモンド砥粒により基板表面に傷付
け処理を行ったり、あるいは、ダイヤモンド砥粒を含
んだ液体（アルコール、水等）中で、超音波振動を与え
て基板表面に傷付け処理を行ったりすることにより、核
形成密度を増大させ、膜状ダイヤモンド結晶を得てい
た。
【０００６】又、傷付け処理により、基板に微細な凹凸
の形成された部位と微細な凹凸の形成されない部位とを
作り分けることによりダイヤモンド結晶の選択堆積が可
能となっている。例えば、本発明者らの出願特開平２−
３０６９７号によれば、基板の傷付け処理と、エッチン
グ処理とを組み合わせることによりダイヤモンド結晶を
任意の場所に形成することが可能となっている。
の形成された部位と微細な凹凸の形成されない部位とを
作り分けることによりダイヤモンド結晶の選択堆積が可
能となっている。例えば、本発明者らの出願特開平２−
３０６９７号によれば、基板の傷付け処理と、エッチン
グ処理とを組み合わせることによりダイヤモンド結晶を
任意の場所に形成することが可能となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た、基板表面に傷付け処理を行う技術では、研磨剤、研
磨くずが基板に残存したり、傷に沿ってダイヤモンドの
核発生が起きたりするため、ダイヤモンド析出にムラが
生じやすかった。特に、ダイヤモンド膜厚が、１μｍ以
下と薄い場合は、このムラのために、析出ぬけ（ダイヤ
モンドの形成されない領域）が生じやすかった。
た、基板表面に傷付け処理を行う技術では、研磨剤、研
磨くずが基板に残存したり、傷に沿ってダイヤモンドの
核発生が起きたりするため、ダイヤモンド析出にムラが
生じやすかった。特に、ダイヤモンド膜厚が、１μｍ以
下と薄い場合は、このムラのために、析出ぬけ（ダイヤ
モンドの形成されない領域）が生じやすかった。
【０００８】また、研磨剤、研磨くずの残存、例えば非
常にクリーンな状況が必要とされる半導体製造工程に用
いる際に、大きな障害になる。
常にクリーンな状況が必要とされる半導体製造工程に用
いる際に、大きな障害になる。
【０００９】さらに、傷付け処理により、核発生を増加
させる技術では、結晶の方位を制御することがむずかし
かった。
させる技術では、結晶の方位を制御することがむずかし
かった。
【００１０】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、ダイヤモンド膜厚が１μｍ以下と薄い場合であって
も、析出ムラ、析出ぬけがなく、かつクリーンなダイヤ
モンド結晶及びダイヤモンド形成用基体を提供すること
を目的とする。
で、ダイヤモンド膜厚が１μｍ以下と薄い場合であって
も、析出ムラ、析出ぬけがなく、かつクリーンなダイヤ
モンド結晶及びダイヤモンド形成用基体を提供すること
を目的とする。
【００１１】本発明のさらなる目的は、基板傷付け処理
を必要としない選択堆積ダイヤモンド結晶及び選択堆積
ダイヤモンド形成用基体を提供することである。
を必要としない選択堆積ダイヤモンド結晶及び選択堆積
ダイヤモンド形成用基体を提供することである。
【００１２】本発明のさらなる別の目的は、方位制御さ
れたダイヤモンド結晶及び方位制御ダイヤモンド形成用
基体を提供することである。
れたダイヤモンド結晶及び方位制御ダイヤモンド形成用
基体を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明のダイヤモンド結
晶は、Ｃ軸配向性グラファイト層が形成された基体上に
形成されたことを特徴とする。
晶は、Ｃ軸配向性グラファイト層が形成された基体上に
形成されたことを特徴とする。
【００１４】又、本発明のダイヤモンド結晶は、Ｃ軸配
向性グラファイト層が形成された基体上に形成され、さ
らに、｛１１１｝面配向性をもつことを特徴とする。
向性グラファイト層が形成された基体上に形成され、さ
らに、｛１１１｝面配向性をもつことを特徴とする。
【００１５】本発明のダイヤモンド形成用基体は、厚さ
２ｎｍ以上のグラファイト層が形成されたことを特徴と
する。
２ｎｍ以上のグラファイト層が形成されたことを特徴と
する。
【００１６】又、本発明のダイヤモンド形成用基体は厚
さ２ｎｍ以上のＣ軸配向性グラファイト層が形成された
ことを特徴とする。
さ２ｎｍ以上のＣ軸配向性グラファイト層が形成された
ことを特徴とする。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を具体的に説明する。
【００１８】本発明者らは、平滑性が高く、結晶配向性
を有するダイヤモンド結晶の形成のため、ダイヤモンド
結晶を形成する基体の前処理法について鋭意検討した結
果、基体上にグラファイト層を形成することにより、ダ
イヤモンドの核発生が増加し、平滑性の高いダイヤモン
ド膜が形成されることを見い出した。本発明はこのこと
に基づきなされた。
を有するダイヤモンド結晶の形成のため、ダイヤモンド
結晶を形成する基体の前処理法について鋭意検討した結
果、基体上にグラファイト層を形成することにより、ダ
イヤモンドの核発生が増加し、平滑性の高いダイヤモン
ド膜が形成されることを見い出した。本発明はこのこと
に基づきなされた。
【００１９】本発明で用いるグラファイトとは結晶性を
有するものである。非晶質カーボンは、ダイヤモンド形
成雰囲化では、簡単に飛散してしまい、ダイヤモンド形
成には役立たない。これに対し、結晶性を有するグラフ
ァイトはダイヤモンド形成雰囲気下である程度の安定性
をもち、ダイヤモンド形成を助ける働きがある。
有するものである。非晶質カーボンは、ダイヤモンド形
成雰囲化では、簡単に飛散してしまい、ダイヤモンド形
成には役立たない。これに対し、結晶性を有するグラフ
ァイトはダイヤモンド形成雰囲気下である程度の安定性
をもち、ダイヤモンド形成を助ける働きがある。
【００２０】本発明に用いられる基体上へのグラファイ
ト形成方法は、特に制限されるものではないが、例え
ば、ＣＨ4等の炭化水素を主成分とするガスの雰囲気中
において１気圧下で基体を１２００℃以上に加熱する方
法又はメタン等の炭化水素ガス又は炭化水素ガスと
Ｈ2，Ｈｅ，Ａｒ，等の希釈ガスをプラズマ状態にして
５００℃以上に加熱した基体に吹きつける方法等があ
る。
ト形成方法は、特に制限されるものではないが、例え
ば、ＣＨ4等の炭化水素を主成分とするガスの雰囲気中
において１気圧下で基体を１２００℃以上に加熱する方
法又はメタン等の炭化水素ガス又は炭化水素ガスと
Ｈ2，Ｈｅ，Ａｒ，等の希釈ガスをプラズマ状態にして
５００℃以上に加熱した基体に吹きつける方法等があ
る。
【００２１】又、グラファイト層をＣ軸配向させる方法
として比較的高い温度下でグラファイト層を形成するこ
とがあげられる。
として比較的高い温度下でグラファイト層を形成するこ
とがあげられる。
【００２２】例えば、図１に示すようなイオンビーム蒸
着装置を用いれば容易にグラファイト層を形成すること
が可能である。
着装置を用いれば容易にグラファイト層を形成すること
が可能である。
【００２３】図１に基づきグラファイトの形成法の一例
を示す。
を示す。
【００２４】１は真空槽、２はイオンビーム源、３はガ
ス導入口で、不図示のガスボンベ及びガス流量調節器が
ついている。４は排気口で、不図示のターボ分子ポンプ
及びロータリーポンプに接続して１０-6Ｔｏｒｒまで排
気可能である。５はイオンビームで、６は基板加熱ホル
ダーで、不図示の電源及び温度調節器で１０００℃まで
加熱可能である。７は基体である。まず、排気装置を用
いて真空槽１中を５×１０-6Ｔｏｒｒまで排気した後基
体を６００℃に加熱し、イオンビーム源に、メタンガス
を５×１０-4Ｔｏｒｒの圧力で導入しイオン化を行い５
ＫＶの加速電圧ビーム電流０．５ｍＡ／ｃｍ2で基体に
メタンイオンビームを照射する。このとき、１０分間の
照射で約２０００Åのグラファイト層が形成される。基
体の加熱は５００℃以上望ましくは６００℃以上、Ｃ軸
配向させるためには７００℃以上望ましくは７５０℃以
上とする。
ス導入口で、不図示のガスボンベ及びガス流量調節器が
ついている。４は排気口で、不図示のターボ分子ポンプ
及びロータリーポンプに接続して１０-6Ｔｏｒｒまで排
気可能である。５はイオンビームで、６は基板加熱ホル
ダーで、不図示の電源及び温度調節器で１０００℃まで
加熱可能である。７は基体である。まず、排気装置を用
いて真空槽１中を５×１０-6Ｔｏｒｒまで排気した後基
体を６００℃に加熱し、イオンビーム源に、メタンガス
を５×１０-4Ｔｏｒｒの圧力で導入しイオン化を行い５
ＫＶの加速電圧ビーム電流０．５ｍＡ／ｃｍ2で基体に
メタンイオンビームを照射する。このとき、１０分間の
照射で約２０００Åのグラファイト層が形成される。基
体の加熱は５００℃以上望ましくは６００℃以上、Ｃ軸
配向させるためには７００℃以上望ましくは７５０℃以
上とする。
【００２５】５００℃以下では膜がグラファイトとなら
ずアモルファスカーボンとなり、本発明の効果は得られ
ない。グラファイト層の形成条件は上記条件に限定され
るものではなく、原料ガスとして、例えばエチレン、ア
セチン、ベンゼン等の他の炭化水素ガス及び炭化水素ガ
スにＨ2，Ａｒ，Ｈｅ等の添加ガスを導入してもよい。
又、加速電圧は０．１ＫＶから５０ＫＶの範囲で選ぶこ
とができる。
ずアモルファスカーボンとなり、本発明の効果は得られ
ない。グラファイト層の形成条件は上記条件に限定され
るものではなく、原料ガスとして、例えばエチレン、ア
セチン、ベンゼン等の他の炭化水素ガス及び炭化水素ガ
スにＨ2，Ａｒ，Ｈｅ等の添加ガスを導入してもよい。
又、加速電圧は０．１ＫＶから５０ＫＶの範囲で選ぶこ
とができる。
【００２６】又、グラファイト層の形成方法は、上記方
法に限定されるものではなく、他の熱ＣＶＤ法、プラズ
マＣＶＤ法等によっても本発明を達成することができ
る。グラファイト層の厚さは２ｎｍ以上で、望ましくは
１０ｎｍから１μｍさらに望ましくは５０ｎｍから５０
０ｎｍである。２ｎｍ以下ではダイヤモンド形成雰囲気
下で飛散し本発明の効果が十分得られず、又１μｍ以上
の厚さにしても本発明効果の向上はない。
法に限定されるものではなく、他の熱ＣＶＤ法、プラズ
マＣＶＤ法等によっても本発明を達成することができ
る。グラファイト層の厚さは２ｎｍ以上で、望ましくは
１０ｎｍから１μｍさらに望ましくは５０ｎｍから５０
０ｎｍである。２ｎｍ以下ではダイヤモンド形成雰囲気
下で飛散し本発明の効果が十分得られず、又１μｍ以上
の厚さにしても本発明効果の向上はない。
【００２７】ダイヤモンド気相合成法としては、例えば
ＣＶＤ法（化学的気相堆積法）が挙げられる。もちろん
他の方法を用いてもよい。図２に、ダイヤモンドを形成
するＣＶＤ装置例を示す。１１は石英製反応管、１２は
ヒーター、１３はタングステン製フィラメント、１４は
表面を多孔質化されたシリコン基板、１５はガス導入
口、１６は排気口で、排気装置および圧力調整バルブ
（図示せず）に接続されたいる。ダイヤモンド結晶形成
のための原料ガスとしては、例えば炭化水素ガス（メタ
ン、エタン等）または、液状有機化合物（アルコール、
アセトン等）を加熱ガス化したものを用いることができ
る。また、これら原料ガスには必要に応じて水素、酸
素、等に希釈して導入してもよい。また、半導体ダイヤ
モンドを形成するために、必要に応じて、ホウ素、リ
ン、窒素等を含んだ化合物を原料中に添加してもよい。
これら原料ガス・添加ガスは２０００℃程度に加熱され
たフィラメント１３により分解され、基体上にダイヤモ
ンドが形成される。本発明のダイヤモンド形成方法は、
上記方法に限定されるものではなく、マイクロ波プラズ
マＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法、直流プラズマＣ
ＶＤ法、有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法、燃焼炎法
などの方法によっても本発明を達成することができる。
ＣＶＤ法（化学的気相堆積法）が挙げられる。もちろん
他の方法を用いてもよい。図２に、ダイヤモンドを形成
するＣＶＤ装置例を示す。１１は石英製反応管、１２は
ヒーター、１３はタングステン製フィラメント、１４は
表面を多孔質化されたシリコン基板、１５はガス導入
口、１６は排気口で、排気装置および圧力調整バルブ
（図示せず）に接続されたいる。ダイヤモンド結晶形成
のための原料ガスとしては、例えば炭化水素ガス（メタ
ン、エタン等）または、液状有機化合物（アルコール、
アセトン等）を加熱ガス化したものを用いることができ
る。また、これら原料ガスには必要に応じて水素、酸
素、等に希釈して導入してもよい。また、半導体ダイヤ
モンドを形成するために、必要に応じて、ホウ素、リ
ン、窒素等を含んだ化合物を原料中に添加してもよい。
これら原料ガス・添加ガスは２０００℃程度に加熱され
たフィラメント１３により分解され、基体上にダイヤモ
ンドが形成される。本発明のダイヤモンド形成方法は、
上記方法に限定されるものではなく、マイクロ波プラズ
マＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法、直流プラズマＣ
ＶＤ法、有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法、燃焼炎法
などの方法によっても本発明を達成することができる。
【００２８】なお、本発明においては、グラファイト層
は基体の一部分にパターン状に形成してもよい。グラフ
ァイト層を基体の一部分のみに形成する方法としては、
耐熱性を有するマスクを基体上に形成した後グラファイ
ト層を形成し、かかる後、マスクをグラファイト層ごと
除去する方法、さらには、グラファイト層を基体全面に
形成した後に、マスクを形成し、イオンエッチング等の
手法でグラファイト層を除去する方法等がある。
は基体の一部分にパターン状に形成してもよい。グラフ
ァイト層を基体の一部分のみに形成する方法としては、
耐熱性を有するマスクを基体上に形成した後グラファイ
ト層を形成し、かかる後、マスクをグラファイト層ごと
除去する方法、さらには、グラファイト層を基体全面に
形成した後に、マスクを形成し、イオンエッチング等の
手法でグラファイト層を除去する方法等がある。
【００２９】又、このときグラファイト層が形成される
領域の面積を０．５μｍ2〜２０μｍ2、望ましくは１〜
１０μｍ2、最適には２〜５μｍ2にすることによりグラ
ファイト層上に単一のダイヤモンド単結晶のみを選択的
に形成させることも可能である。０．５μｍ2以下では
析出のヌケが生じやすく選択性が悪化する。又２０μｍ
2以上ではダイヤモンド核が複数個形成され多結晶化し
て単結晶粒子が得られない。ダイヤモンド単結晶を選択
的に形成させる工程を図３に示す。まず基体２１上にグ
ラファイト層２２を形成し（図３（１））、次に光描画
法などを用いてレジスト等のマスク２３を形成する（図
３（２））。
領域の面積を０．５μｍ2〜２０μｍ2、望ましくは１〜
１０μｍ2、最適には２〜５μｍ2にすることによりグラ
ファイト層上に単一のダイヤモンド単結晶のみを選択的
に形成させることも可能である。０．５μｍ2以下では
析出のヌケが生じやすく選択性が悪化する。又２０μｍ
2以上ではダイヤモンド核が複数個形成され多結晶化し
て単結晶粒子が得られない。ダイヤモンド単結晶を選択
的に形成させる工程を図３に示す。まず基体２１上にグ
ラファイト層２２を形成し（図３（１））、次に光描画
法などを用いてレジスト等のマスク２３を形成する（図
３（２））。
【００３０】この基体を酸素系ガスを用いた反応性イオ
ンエッチング又はＡｒ等の希ガスを用いたイオンビーム
エッチング（図１装置を用いることができる。）により
グラファイト層をエッチングする（図３（３））。その
後、レジストマスク２３を除去しダイヤモンド形成を行
えば、グラファイト層上のみに選択的にダイヤモンド２
４が形成される（図３（４））。
ンエッチング又はＡｒ等の希ガスを用いたイオンビーム
エッチング（図１装置を用いることができる。）により
グラファイト層をエッチングする（図３（３））。その
後、レジストマスク２３を除去しダイヤモンド形成を行
えば、グラファイト層上のみに選択的にダイヤモンド２
４が形成される（図３（４））。
【００３１】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００３２】（実施例１）まず図１のイオンビーム装置
を用いて基体上にグラファイト層を形成した。基体とし
て、φ２５で、厚さ０．５ｍｍの｛１００｝面方位を有
するシリコン単結晶基板を用いた。グラファイト層の形
成条件は、基板温度５８０℃、圧力４×１０-4Ｔｏｒｒ
メタンガス５０ＳＣＣＭ導入で加速電圧４ＫＶ、イオン
ビーム電流密度０．５ｍＡ／ｃｍ2とした。２分間の成
膜で約４００Åのグラファイト層が形成された。
を用いて基体上にグラファイト層を形成した。基体とし
て、φ２５で、厚さ０．５ｍｍの｛１００｝面方位を有
するシリコン単結晶基板を用いた。グラファイト層の形
成条件は、基板温度５８０℃、圧力４×１０-4Ｔｏｒｒ
メタンガス５０ＳＣＣＭ導入で加速電圧４ＫＶ、イオン
ビーム電流密度０．５ｍＡ／ｃｍ2とした。２分間の成
膜で約４００Åのグラファイト層が形成された。
【００３３】次に、図２に示すダイヤモンド合成装置内
に、グラファイト層が形成された基板１４を設置し、Ｃ
ＶＤ法によりダイヤモンドを形成した。
に、グラファイト層が形成された基板１４を設置し、Ｃ
ＶＤ法によりダイヤモンドを形成した。
【００３４】その詳細を以下に述べる。まず、排気装置
を用いて石英反応管８内を１０-3Ｔｏｒｒまで排気し
た。次に、ガスボンベより、水素とメタンガスをそれぞ
れ２００ｍｌ／ｍｉｎ、２ｍｌ／ｍｉｎづつ石英反応管
８に導入し、圧力調整用バルブで反応管内圧力を１００
Ｔｏｒｒにした。次に、ヒーター１２により基板１４を
８００℃まで加熱した後、タングステン製フィラメント
１３を不図示の電源により２０００℃程度に加熱した。
この加熱されたフィラメントにより、メタンおよび水素
ガスの分解が生じ、基板１４上に膜状のダイヤモンド結
晶が形成される。
を用いて石英反応管８内を１０-3Ｔｏｒｒまで排気し
た。次に、ガスボンベより、水素とメタンガスをそれぞ
れ２００ｍｌ／ｍｉｎ、２ｍｌ／ｍｉｎづつ石英反応管
８に導入し、圧力調整用バルブで反応管内圧力を１００
Ｔｏｒｒにした。次に、ヒーター１２により基板１４を
８００℃まで加熱した後、タングステン製フィラメント
１３を不図示の電源により２０００℃程度に加熱した。
この加熱されたフィラメントにより、メタンおよび水素
ガスの分解が生じ、基板１４上に膜状のダイヤモンド結
晶が形成される。
【００３５】１時間の成膜後、基板上には約０．８μｍ
のダイヤモンド多結晶膜が基板全面に形成された。
のダイヤモンド多結晶膜が基板全面に形成された。
【００３６】（比較例１）シリコン基板にグラファイト
層形成処理を行わない他は、実施例１と同様にしてダイ
アモンドの形成を行った処、粒径３μｍ前後の粒状ダイ
ヤが基板上に５００個／ｍｍ2程度に点在しているのみ
で、膜状ダイヤモンドを得ることはできなかった。
層形成処理を行わない他は、実施例１と同様にしてダイ
アモンドの形成を行った処、粒径３μｍ前後の粒状ダイ
ヤが基板上に５００個／ｍｍ2程度に点在しているのみ
で、膜状ダイヤモンドを得ることはできなかった。
【００３７】（比較例２）横ずり研磨器を用いて、５〜
１０μｍダイヤ砥粒によりシリコン基板の研磨を３０分
行った。この基板を用いて実施例１と同様にダイヤモン
ド形成を行った処、膜厚約１μｍのダイヤモンドが形成
されたが、析出ムラがあり、数μｍ巾の析出ぬけ（ダイ
ヤモンドが形成されていない部分）が約２００個／ｍｍ
2認められた。
１０μｍダイヤ砥粒によりシリコン基板の研磨を３０分
行った。この基板を用いて実施例１と同様にダイヤモン
ド形成を行った処、膜厚約１μｍのダイヤモンドが形成
されたが、析出ムラがあり、数μｍ巾の析出ぬけ（ダイ
ヤモンドが形成されていない部分）が約２００個／ｍｍ
2認められた。
【００３８】（実施例２）グラファイト層形成時の基板
温度を７５０℃としてＣ軸配向性グラファイト層を形成
する以外は実施例１と同様にしてダイヤモンド結晶の形
成を行った処、｛１１１｝配向性を有する多結晶ダイヤ
モンド膜が基板全面に形成された（ここで配向性の測定
はＸ線回折法により行った。）。
温度を７５０℃としてＣ軸配向性グラファイト層を形成
する以外は実施例１と同様にしてダイヤモンド結晶の形
成を行った処、｛１１１｝配向性を有する多結晶ダイヤ
モンド膜が基板全面に形成された（ここで配向性の測定
はＸ線回折法により行った。）。
【００３９】（実施例３）実施例１と同様にグラファイ
ト層を形成した基体上に光描画法（フォトリソグラフィ
ー）で、φ２μｍのＰＭＭＡ系レジストマスクを１０μ
ｍピッチで形成しＡｒ+イオンビームエッチングを行
い、グラファイト層のエッチングを行った。なお、その
際のＡｒ+イオンビームの加速電圧は０．５ＫＶでエッ
チング時間は５分間とした。
ト層を形成した基体上に光描画法（フォトリソグラフィ
ー）で、φ２μｍのＰＭＭＡ系レジストマスクを１０μ
ｍピッチで形成しＡｒ+イオンビームエッチングを行
い、グラファイト層のエッチングを行った。なお、その
際のＡｒ+イオンビームの加速電圧は０．５ＫＶでエッ
チング時間は５分間とした。
【００４０】次いでアセトンを用いてレジストを除去
し、Ｓｉ基板上にマイクロ波プラズマＣＶＤ法によりダ
イヤモンド形成を行った。その際のダイヤモンド合成条
件は、マイクロ波出力５００Ｗ、メタン、水素の流量を
それぞれ１ＳＣＣＭ、２００ＳＣＣＭとし、基板温度８
５０℃、圧力６０Ｔｏｒｒとした。
し、Ｓｉ基板上にマイクロ波プラズマＣＶＤ法によりダ
イヤモンド形成を行った。その際のダイヤモンド合成条
件は、マイクロ波出力５００Ｗ、メタン、水素の流量を
それぞれ１ＳＣＣＭ、２００ＳＣＣＭとし、基板温度８
５０℃、圧力６０Ｔｏｒｒとした。
【００４１】以上のダイヤモンド形成により、マスク形
成部（グラファイト残存部）に選択的にダイヤモンド単
結晶粒子が形成された。なお単結晶粒子は配向性を示さ
ず方位はランダムであった。
成部（グラファイト残存部）に選択的にダイヤモンド単
結晶粒子が形成された。なお単結晶粒子は配向性を示さ
ず方位はランダムであった。
【００４２】（実施例４）実施例２と同様にしてＣ軸配
向したグラファイト層を形成したＳｉ基板上に実施例３
と同様の条件でマスク形成及びエッチング処理及びダイ
ヤモンド形成を行った処、グラファイト層残存部に選択
的にダイヤモンド単結晶粒子が形成された。なおＸ線回
回折法によれば得られたダイヤモンド結晶は｛１１１｝
面配向性を示している事が分った。
向したグラファイト層を形成したＳｉ基板上に実施例３
と同様の条件でマスク形成及びエッチング処理及びダイ
ヤモンド形成を行った処、グラファイト層残存部に選択
的にダイヤモンド単結晶粒子が形成された。なおＸ線回
回折法によれば得られたダイヤモンド結晶は｛１１１｝
面配向性を示している事が分った。
【００４３】（参考例１、実施例５〜１３、比較例３〜
５） 実施例１と同一の装置で、種々の温度、厚さにグラファ
イト層を形成して実施例１と同条件でダイヤモンド結晶
を形成した。参考例１、実施例５〜７、比較例３につい
ては基板全体にグラファイト層を形成した。又、実施例
８〜１３、比較例４〜５については、実施例３と同様な
方法で種々のパターン径でグラファイト層パターンを形
成した。
５） 実施例１と同一の装置で、種々の温度、厚さにグラファ
イト層を形成して実施例１と同条件でダイヤモンド結晶
を形成した。参考例１、実施例５〜７、比較例３につい
ては基板全体にグラファイト層を形成した。又、実施例
８〜１３、比較例４〜５については、実施例３と同様な
方法で種々のパターン径でグラファイト層パターンを形
成した。
【００４４】表１にグラファイト形成条件、パターン径
サイズによるダイヤモンド膜均一性、ダイヤモンド単結
晶選択性の結果を示す（膜均一性でＸは比較例２の結果
より悪いことを示す。）。
サイズによるダイヤモンド膜均一性、ダイヤモンド単結
晶選択性の結果を示す（膜均一性でＸは比較例２の結果
より悪いことを示す。）。
【００４５】これら実施例においてはグラファイト層を
形成する基板としてＳｉ基板を使用したが、グラファイ
ト層を形成する基板としてはＳｉ基板の他、石英ガラ
ス、サファイヤ、スピネル等の酸化物、モリブデン、タ
ングステン、鉄、ニッケル等の金属を用いることができ
る。
形成する基板としてＳｉ基板を使用したが、グラファイ
ト層を形成する基板としてはＳｉ基板の他、石英ガラ
ス、サファイヤ、スピネル等の酸化物、モリブデン、タ
ングステン、鉄、ニッケル等の金属を用いることができ
る。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のダイヤモ
ンド結晶は析出ムラがなく、平担性のよい優れた特性を
有するものである。
ンド結晶は析出ムラがなく、平担性のよい優れた特性を
有するものである。
【００４８】又、本発明のダイヤモンド結晶は配向性の
制御された優れた特性を有するものである。
制御された優れた特性を有するものである。
【００４９】本発明のダイヤモンド形成用基体は良質な
結晶性ダイヤモンドを形成するのに有用なものである。
結晶性ダイヤモンドを形成するのに有用なものである。
【図１】グラファイト層の形成に使用しうるイオンビー
ム蒸着装置の１例を示す模式図。
ム蒸着装置の１例を示す模式図。
【図２】ダイヤモンド形成装置の１例を示す模式図。
【図３】選択的なダイヤモンド形成工程を示す模式図。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−184597（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−241898（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−30697（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−112898（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−352365（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−97697（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−225398（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 C23C 16/00 - 16/56 ＣＡ（ＳＴＮ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｃ軸配向性グラファイト層が形成された
基体上に形成されたダイヤモンド結晶。 - 【請求項２】 Ｃ軸配向性グラファイト層が形成された
基体上に形成された｛１１１｝面配向ダイヤモンド結
晶。 - 【請求項３】 前記Ｃ軸配向性グラファイト層の厚さが
２ｎｍ以上である請求項１あるいは請求項２に記載のダ
イヤモンド結晶。 - 【請求項４】 前記Ｃ軸配向性グラファイト層がパター
ン状に形成され、かつ該パターン面積が０．５から２０
μｍ2の範囲にある請求項１あるいは請求項２に記載の
ダイヤモンド結晶。 - 【請求項５】 厚さ２ｎｍ以上のＣ軸配向性グラファイ
ト層が形成されたダイヤモンド形成用基体。 - 【請求項６】 前記Ｃ軸配向性グラファイト層がパター
ン状に形成され、かつ該パターン面積が０．５から２０
μｍ2の範囲にある請求項５に記載のダイヤモンド形成
用基体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15031891A JP3176086B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | ダイヤモンド結晶及びダイヤモンド形成用基体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15031891A JP3176086B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | ダイヤモンド結晶及びダイヤモンド形成用基体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05892A JPH05892A (ja) | 1993-01-08 |
| JP3176086B2 true JP3176086B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=15494403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15031891A Expired - Fee Related JP3176086B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | ダイヤモンド結晶及びダイヤモンド形成用基体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3176086B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5172084B2 (ja) * | 2005-09-26 | 2013-03-27 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド被覆基板、濾過フィルター及び電極 |
| EP1930470A1 (en) * | 2005-09-26 | 2008-06-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diamond covered substrate, filtration filter, and electrode |
| JP6353308B2 (ja) * | 2014-07-24 | 2018-07-04 | 株式会社カネカ | 配線材料、配線材料の製造方法、および配線材料を用いた配線板の製造方法 |
| WO2020138202A1 (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | グラファイト薄膜／シリコン基板積層体、及びその製造方法、高排熱型電子デバイス用基板 |
-
1991
- 1991-06-21 JP JP15031891A patent/JP3176086B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05892A (ja) | 1993-01-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4873115A (en) | Method of sythesizing carbon film and carbon particles in a vapor phase | |
| US4925701A (en) | Processes for the preparation of polycrystalline diamond films | |
| JPH08151296A (ja) | 単結晶ダイヤモンド膜の形成方法 | |
| JP3176493B2 (ja) | 高配向性ダイヤモンド薄膜の形成方法 | |
| JP3728467B2 (ja) | 単結晶ダイヤモンド膜の形成方法 | |
| JP3121102B2 (ja) | 平板ダイヤモンド結晶、及びその形成方法 | |
| US5204210A (en) | Method for the direct patterning of diamond films | |
| JP3728464B2 (ja) | 単結晶ダイヤモンド膜気相合成用基板の製造方法 | |
| JP3176086B2 (ja) | ダイヤモンド結晶及びダイヤモンド形成用基体 | |
| JP3728466B2 (ja) | 単結晶ダイヤモンド膜の製造方法 | |
| JP3185289B2 (ja) | ダイヤモンドの成膜方法 | |
| JPH0769792A (ja) | ダイヤモンド結晶のエピタキシャル成長法及び選択エピタキシャル成長法 | |
| JPH01203293A (ja) | ダイヤモンド結晶の形成方法 | |
| JPH0769793A (ja) | ダイヤモンド結晶の選択成長法及び選択エピタキシャル成長法 | |
| Kotaki et al. | Deposition of diamond from a plasma jet with dichlorobenzene as carbon source | |
| JP2780495B2 (ja) | ＣＶＤ法によるＳｉ基板へのダイヤモンド膜形成方法 | |
| JPH0341435B2 (ja) | ||
| JPH06262525A (ja) | 研削砥石及びその製造方法 | |
| JP3071855B2 (ja) | ダイヤモンド膜作製方法 | |
| JPH0616499A (ja) | ダイヤモンド被覆部材 | |
| JPH0448757B2 (ja) | ||
| JP3238545B2 (ja) | ダイヤモンド初期核の形成方法およびダイヤモンド薄膜の製造方法 | |
| JPH05139889A (ja) | ダイヤモンド結晶 | |
| JPH07118093A (ja) | ダイヤモンド結晶の形成方法 | |
| JPH0427199B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010313 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |