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JPH01239091A - ダイヤモンドの改質法 - Google Patents

ダイヤモンドの改質法

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Publication number
JPH01239091A
JPH01239091A JP63064863A JP6486388A JPH01239091A JP H01239091 A JPH01239091 A JP H01239091A JP 63064863 A JP63064863 A JP 63064863A JP 6486388 A JP6486388 A JP 6486388A JP H01239091 A JPH01239091 A JP H01239091A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diamond
resistance value
substrate
oxygen
resistance
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.)
Granted
Application number
JP63064863A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2620293B2 (ja
Inventor
Hideaki Nakahata
英章 中幡
Takahiro Imai
貴浩 今井
Naoharu Fujimori
直治 藤森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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.)
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP63064863A priority Critical patent/JP2620293B2/ja
Publication of JPH01239091A publication Critical patent/JPH01239091A/ja
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Publication of JP2620293B2 publication Critical patent/JP2620293B2/ja
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイヤモンドの電気的特性を改善する方法に
関する。
〔従来の技術〕
ダイヤモンドは硬度が高く、化学的に安定しているので
従来から工具などへの応用が図られてさたが、最近では
エレクトロニクス材料としての用途も開発されつつある
例えば、ダイヤモンドは熱伝導率が2Q W/13−に
と物質中最高であることから、ヒートシンク材料として
既に応用されている。又、バンドギャップが5.5θV
と大きく、本来絶縁物であることから、絶縁材料やパッ
シベーション用材料として応用可能である。更に、不純
物として硼素を含有させるとP型半導体となるので、耐
熱性、耐環境性に優れた半導体材料としても期待されて
いる。
これらエレクトロニクス材料としての用途に関する応用
研究は、近年ダイヤモンドの気相合成法が確立してから
一層盛んになっている。このダイヤモンドの気相合成法
は炭化水素と水素企原料ガスとし、これを活性化させ、
加熱した基板上にダイヤモンド膜を成長させるものであ
つ、原料ガスの活性化方法によって、例えば加熱した金
属フイラメントを用いる熱CVD法(特願昭56−18
9423号公報参照)、あるいはマイクロ波プラズマを
用いるマイクロ波プラズマOVD法(特願昭56−20
4321号公報参照)などがある。基板として金属やシ
リコン等分使用すればダイヤモンド多結晶膜が成長し、
ダイヤモンド単結晶基板上にはダイヤモンド単結晶膜を
成長させることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
本来、不純物を含まないダイヤモンドの比抵抗は10 
 Ω・鋸である。然るに、人工的に合成したダイヤモン
ドの抵抗値は上記比抵抗より計算した値より低く、特に
上記の気相合成法により形成したダイヤモンドの抵抗値
は12桁以上低くなり、エレクトロニクス材料として用
いる場合の絶縁性に問題があった。加えて、これらのダ
イヤモンドの抵抗値は雰囲気や温度によって経時的に変
化し安定していないため、半導体デバイス等に応用でき
なかった。
本発明はこのような従来の事情に鑑み、ダイヤモンドの
抵抗値を理論値近くに高め、且つその抵抗値を安定化さ
せること分目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明においては、(1)ダ
イヤモンドを0.01 torr以上の酸素含有雰囲気
中で150C以上に加熱することにより、又は(2)4
蛎ダイヤモンドを酸素分圧がI X 10  torr
以上の酸素含有ガスプラズマにさらすことにより、ダイ
ヤモンドの電気抵抗を高抵抗化し且つ安定化させる。
絶縁性に問題のあるダイヤモンドは天然でも合成でも全
て本方法により電気抵抗の高抵抗化及び安定化をなし得
る。なかでも温度差法などによるバルク単結晶ダイヤモ
ンドや気相合成法による単結晶又は多結晶ダイヤモンド
膜に対して効果的であり1特に気相合成法では成長時に
活性化された水素雰囲気中に置かれるため、アズグロウ
ンのダイヤモンド膜は必ず抵抗値が相当低く且つ不安定
であり、本方法による効果が大きい。又、ダイヤモンド
として不純物を含まないものだけでなく、N、 BXi
、 P、 As、 S、 Se、 C1等の不純物を含
有たダイヤモンドであっても、本方法により電気抵抗を
高抵抗化し安定化させることができる。
〔作用〕
本方法による効果は、 (1)ダイヤモンドを0.01 torr以上の酸素含
有雰囲気中で150C以上に加熱する方法では、酸素分
圧が高いほど又加熱温度が高いほど顕著で5つて、最大
10桁以上抵抗値を上げることができる。特に好ましい
態様としては、酸素分圧が10 torr以上であり、
大気中でも充分に目的を達成でさる利点がある。
又、(2)ダイヤモンドを酸素分圧がI X 10−5
torr以上の酸素含有ガスプラズマにさらす方法は、
ダイヤモンドの温度によらず有効である利点があり、例
えば加熱なしに酸素分圧I X 10−’torr及び
Ar分圧5 X 10  torrのガスを13.56
 MHz 、出力50Wの放電プラズマ中に10分間保
持するだけで効果が得られる。
〔実施例〕
実施例1 人工合成したダイヤモンドのより型単結晶基板の(11
0)面、(100)面、(ll’l)面上、並びに天然
の工a型ダイヤモンド基板の(111)面上に、マイク
ロプラズマCVD法により夫々ダイヤモンド単結晶膜を
成長させた。成長条件はいずれも、原料ガスCH4/H
2=1/200、マイクロ波パワー400W及び反応圧
力40 torrとし、各基板上に縦1.5朋、横2.
0羽で戻厚1μmのダイヤモンド膜分得たO このダイヤモンド膜上にAu/Mo/Ti ii極をf
lQ、5mmで蒸着により形成し、2端子法により室温
での電気抵抗を測定した後、大気中にて500Cで1時
間加熱し再び室温での電気抵抗を測定した。
結果を第1表に要約した。
第  1  表 基 板  加熱後抵抗値 加熱後抵抗値より (110
)    lXl0  Ω   1×10 Ω以上より
 (100)    2X10  Ω   1×10 
Ω以上より (111)    4X10  Ω   
1×10 Ω以上工 a  (11,1)      
 I X 10   Ω       1×]OΩ以」
ニいずれの場合も抵抗値は7桁以上高くなり、この抵抗
値は以後殆ど変化しなかった。
実施例2 熱CVD法により基板温度900Cの基板上に成長させ
た以外、実施例1と同様にしてダイヤモンド膜を形成し
、実施例1と同様にして抵抗値を測定した結果を第2表
に示した。
第  2  表 基 板  加熱剤抵抗値  加熱後抵抗値より (11
0)     2X10  Ω     1×10 Ω
以上より (100)     4X10  Ω   
  1×10 Ω以上より (111)     lX
l0  Ω     1×10 Ω以上工a (111
)     3X10  Ω     1×10 Ω以
上いずれの場合も、抵抗値は7桁以上高くなり、この抵
抗値は以後殆ど変化しなかった。
実施例3 より型単結晶ダイヤモンド基板の(100)面に、実施
例1と同様の条件でマイクロ波プラズマCvD法により
ダイヤモンド膜を形成し、実施例1と同様に抵抗値を測
定したが、大気中での加熱温度を変化させた。結果分第
3表に要約した。
第3表 8×1o Ω   200 CX 6時間   4×1
0 Ω1×1o Ω   300CX6 //    
3X10Ω5×1o Ω   400CX6 II  
  3X10  Ω7×1o Ω   50’0CX6
 //    lXl0  Ω加熱温度が高いほど、ダ
イヤモンドは高抵抗化されることが判る。
実施例4 Mo基板上に実施例1と同様の条件で多結晶ダイヤモン
ド膜〔膜厚5μm〕を成長させ、ダイヤモンド膜上とM
o基板裏面とに直径3 WImの電極を形成し、大気中
にて500 Cで1時間加熱前後における厚さ方向の抵
抗値を測定した。加熱前(成長後)の抵抗値は10  
Ωであったのに対して、加熱後の抵抗値は10  Ωと
なり、この抵抗値は以後殆ど変化しなかった。
実施例5 実施例3と同じ基板上に実施例1と同様の条件で弔結晶
ダイヤモンド膜を成長させ、実施例1と同様に電極を形
成して抵抗値を測定した。抵抗値は5×10 Ωであっ
た。その後、このダイヤモンド膜を酸素圧0.01 t
orr SRFパワー200Wの平行平板RF酸素プラ
ズマ中で3分間処理し、再び抵抗値を測定したところ、
抵抗値は10  Ωに高ぬられ、この抵抗値は以後殆ど
変化しなかった。
実施例6 実施例3と同じ2枚の基板上に実施例1と同様の条件で
単結晶ダイヤモンド膜を成長させ、実施例1と同様に電
極を形成して抵抗値分測定した。
次に、このダイヤモンド膜を20 torrのAr雰囲
気中で500Cで1時間加熱したものと、20 tor
rの0 雰囲気中で500 Cで1時間加熱したものと
につき夫々抵抗値を測定した。測定結果は、Ar雰囲気
中で加熱したものが加熱前後で3×10Ωと抵抗値が変
わらなかったのに対し、0 雰囲気中で加熱したものは
5×10 Ωから10  Ωへと抵抗値が高くなった。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ダイヤモンドの抵抗値を理論値近くに
高め、且つその抵抗値を安定化させることができる。
出願人  住友電気工業株式会社 +(1,−\ 代理人 弁理土中村勝ツ広□’ニー7゛〜じ1

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ダイヤモンドを0.01torr以上の酸素含有
    雰囲気中で150℃以上に加熱することにより、その電
    気抵抗を高抵抗化し且つ安定化させるダイヤモンドの改
    質法。
  2. (2)ダイヤモンドを酸素分圧が1×10^−^5to
    rr以上の酸素含有ガスプラズマにさらすことにより、
    その電気抵抗を高抵抗化し且つ安定化させるダイヤモン
    ドの改質法。
  3. (3)ダイヤモンドが気相合成法により基板上に形成し
    たダイヤモンド膜であることを特徴とする請求項(1)
    又は(2)に記載のダイヤモンドの改質法。
JP63064863A 1988-03-18 1988-03-18 ダイヤモンドの改質法 Expired - Fee Related JP2620293B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5173761A (en) * 1991-01-28 1992-12-22 Kobe Steel Usa Inc., Electronic Materials Center Semiconducting polycrystalline diamond electronic devices employing an insulating diamond layer
US5352908A (en) * 1991-03-29 1994-10-04 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Diamond Schottky diode with oxygen
US5653952A (en) * 1991-12-18 1997-08-05 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Process for synthesizing diamond using combustion method
EP0930378A1 (en) * 1998-01-20 1999-07-21 Saint-Gobain Industrial Ceramics, Inc. Method of processing of CVD diamond coatings

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6355197A (ja) * 1986-08-25 1988-03-09 Toshiba Corp 高純度ダイヤモンドの製造方法

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