[go: up one dir, main page]

KR0178554B1 - 다이아몬드 본체의 일정두께의 물질제거 방법 및 디바이스 조립체 제조방법 - Google Patents

다이아몬드 본체의 일정두께의 물질제거 방법 및 디바이스 조립체 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR0178554B1
KR0178554B1 KR1019930018780A KR930018780A KR0178554B1 KR 0178554 B1 KR0178554 B1 KR 0178554B1 KR 1019930018780 A KR1019930018780 A KR 1019930018780A KR 930018780 A KR930018780 A KR 930018780A KR 0178554 B1 KR0178554 B1 KR 0178554B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
alloy
diamond
metal
rare earth
diamond body
Prior art date
Application number
KR1019930018780A
Other languages
English (en)
Other versions
KR940009361A (ko
Inventor
에드윈 그래브너 존
진 성호
토마스 맥코맥 마크
Original Assignee
디. 아이. 캐플랜
에이 티 앤드 티 코포레이션
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 디. 아이. 캐플랜, 에이 티 앤드 티 코포레이션 filed Critical 디. 아이. 캐플랜
Publication of KR940009361A publication Critical patent/KR940009361A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR0178554B1 publication Critical patent/KR0178554B1/ko

Links

Classifications

    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/25—Diamond
    • C01B32/28—After-treatment, e.g. purification, irradiation, separation or recovery
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/53—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone involving the removal of at least part of the materials of the treated article, e.g. etching, drying of hardened concrete
    • C04B41/5338—Etching
    • C04B41/5361—Etching with molten material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/91—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics involving the removal of part of the materials of the treated articles, e.g. etching
    • 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
    • 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
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00844—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for electronic applications
    • 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
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

CVD 다이아몬드 피막과 같은 다이아몬드 본체는 희토류 금속과 희토류 금속의 용융점을 낮추는 금속성 불순물의 용융 금속 합금 또는 부분 용융 금속 합금과 접촉하는 다이아몬드 본체를 상승된 온도와 압력하에 놓여져 에칭된다. 통상, 희토류 금속은 세륨이며, 금속성 불순물은 니켈이다.
통상적으로 압력은 약 0.2MPa(메가 파스칼) 미만이며, 양호하게는 약 0.02 MPa이면 좋고, 온도는 그의 하한이 불순물 금속을 함유하고 있는 희토류 금속의 용융점 미만 100℃인 범위내에 있다.

Description

다이아몬드 본체의 일정두께의 물질제거 방법 및 디바이스 조립체 제조방법
제1도는 본 발명의 특정 실시예에 따라 에칭된 다이아몬드 피막의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 독립 CVD 다이아몬드 피막 11 : 평평한 금속층
12 : 평평한 버퍼층 13 : 평평한 플레이트
[발명의 배경]
본 발명은 에칭 방법에 관한 것으로서, 특히 다이아몬드 본체(diamond body)로부터 물질을 게거하는 방법에 관한 것이다.
독립(free-standing(stand alone)) CVD(화학 기상 증착)(chemical vapor deposited)다이아몬드 피막을 포함하는 다이아몬드 본체는 반도체 레이저 칩 또는 반도제 집적 회로 칩의 방열 서브마운트(heat-spreading submount)등과 같은 여러 환경에서 유용하다. 현재 이용 가능한 독립 CVD피막은 양호하지 않은 비교적 거친(대(大)그레인) 상부 표면과, 비교적 평탄(소(小) 그레인)하나, 양호하지 않은 비교적 낮은 열전도성의 하부 표면을 가져 바람직하지 못하다. 따라서 열 전도성은 상부 표면에서 하부 표면(bottom surface)으로 어떤 경사를 갖게된다. 다이아몬드 피막에서의 높은 열 전도성(Unusually High Thermal Conductivity in Diamond Films) 이란 제목으로 1992년 3월 30일자 응용 물리논고(Aplied Physics Letters) 제60권 1576-1578 페이지에 실린 제이.이.그래브너(J.E. Graebner)등에 의한 논문에서 서술된 바와 같이, 이러한 경사는 피막의 원추형 주상 결정 구조(cone-shaped columnar crystal structure)에 기인하는 것으로 여겨지며, 상기 원주는 그 위에 피막이 성장된 하부 기판(underlying substrate)과의 계면(interface)에 있는 피막의 하부 표면(bottom surface)에 또는 그 근처에 있는 정점(頂点)을 가지고 있다. 피막의 상부 표면까지 계속해서 연장하는 주상 원추들은 그렇지 않은 것들다 더 적은 서브 구조를 갖는다. 이와 같은 유형의 미세구조(microstructure)는 예를들면 다이아몬드 피막의 거친 상부 표면 위에 놓인 레이저 칩과의 불량한 열적 접촉 뿐만 아니라 피막의 하부 영역에서 바람직하지 않게 낮은 다이아몬드 피막의 평균 횡단(발산) 열전도성을 초래한다. 마찬가지로 금속 또는 세라믹 히트 싱크용 마운트(스터드(stud))를 갖는 다이아몬드 피막의 거친 하부 표면과의 열적 접촉이 불량하게 되는 문제가 생길 수 있다. 따라서, 그 상부 및 하부 표면으로부터 일정두께의 다이아몬드 물질을 제거하는 것이 바람직하다.
1992년 4월 20일자 응용 물리 논고(Applied Physics Letters) 제60권 1948~1950 페이지에 발표된 에스.진(S.Jin)등에 의한 논문 확산 공정에 의한 다이아몬드 피막의 대량 에칭(Massive thinning of diamond films by a diffusion process)에서 상부 표면을 평탄하고 동시에 하부 표면에 있는 바람직하지 않은 낮은 열 전도성 물질을 제거하기 위해 독립 CVD 다이아몬드 피막의 상부 및 하부 영역에서 동시에 다이아몬드 물질을 제거하기 위한 기술이 소개되어 있다. 이 기술에 의하면, 독립 다이아몬드 피막은 한 쌍의 얇은 철판(포일) 사이에 샌드위치 되어 아르곤 가스 분위기에서 48시간 동안 900℃로 일정한 스트레스(응력) 하에 가열 된다. 이 기술이 비록 의도하는 목적, 즉, 약 100㎛(각 주면(main face)상에서 50㎛)정도 CVD 다이아몬드 피막을 에칭 하는데 유용하지만, 보다 저온으로 짧은 시간 동안 행하는 것이, 특히 경제적 관점에서 볼 때 바람직하다. 게다가, 열 처리 동안 고체 금속 및 다이아몬드 표면 사이의 계면(interface)을 양호하도록 하기 위하여 철(iron)로 에칭 하는 경우 일반적으로 20 MPa(20 Mega Pascal) 정도의 높은 압력을 가해야 하므로 산업적 관점으로 볼 때 바람직하지 못하다. 그러므로 표면의 평탄도를 거의 또는 전혀 손상시키지 않고 다이아몬드 본체의 한 면으로부터 (다이아몬드)물질을 제거하기 위한 고속의 저온, 저압의 방법에 바람직하다.
[발명의 개요]
이처럼, 본 발명에 따라 다이아몬드 본체의 일면으로부터 물질을 제거하는데, 즉 독립 CVD 다이아몬드 피막을 에칭 하는데 필요한 온도, 압력 및 시간을 줄이기 위하여, 우리는 다음과 같은 단계, 즉 (a) 희토류 금속의 용융점을 낮추는 금속 불순물과 희토류 금속의 용융금속 합금 또는 부분적으로 용융된 금속 합금과 직접 물리적으로 접촉하는 면의 적어도 일부분을 규정 시간동안 유지하기 위한 단계에서, 상기 합금은 탄소를 용해하는 특성을 가지며, (b) 규정 시간동안 용융된 또는 부분 용융된 합금을 규정 온도 범위내에서 유지시킴으로써 그것의 면의 일부에 위치한 일정두께의 다이아몬드 본체가 제거된다.
여기에서 사용되고 있는 희토류(rare earth)는 희토류 금속들의 화합물 일수도 있으며, 불순물(impurity)은 금속 불순물의 화합물일 수 있다.
규정의 온도 범위는 금속 합금(즉, 희토류 및 금속 불순물)의 용융점 이상의 온도 이외에, 탄소(다이아몬드로부터)가 용해되어 있는 용융된 금속 합금이 고체 금속 합금에 탄소가 용해(통상 다른 농도로)되어 있는 고체 금속 합금(solid metallic alloy)과 공존하고 있는 합금의 용융점 이하의 더 낮은 온도 범위를 포함하고 있어 유익하다. 편의상, 이러한 낮은 온도 범위를 (탄소가 용해된 금속 합금의) 부분 용융 온도(parital melting temperatures)의 범위라고 하며, 이러한 낮은 온도 범위내의 어떠한 온도도 (금속 합금 플러스 용해된 탄소의) 부분 용융 온도라 한다.
이런 식으로, 소요 처리 시간은 약 5의 계수씩 또는 5의 계수 이상씩 감소되며, 소요 온도는 섭씨 200도 이상 감소시킬 수 있으며 필요한 압력도 100 이상의 계수씩 감소시킬 수 있다. 예를들면 단계(b) 동안 약 0.2MPa 미만, 양호하게는 약 0.02MPa 미만의 압력이 용융된 또는 부분적으로 용융된 금속에 가해지는 것이 유익하다.
본 발명의 이점이 이론의 정확성에 의존하지는 않는다는 것을 이해할 필요가 있지만, 용융된 금속 또는 부분적으로 용융된 금속 또는 합금내에 탄소를 확산하는 것이 동일 화학 구조를 가지는 고체 금속 또는 금속 합금내에 탄소를 확산하는 것보다 더 빠른 공정이기 때문에 본 발명의 에칭 공정의 소요 시간은 감소된다.
일괄 처리(batch processing)를 이루기 위해 이처럼 하나 이상의 다이아몬드 본체가 샌드위치 된 층 또는 용융된 금속 합금 또는 부분 용융된 금속 합금에 의해 형성된 배드(bath)와 접촉하여 동시에 유지되는 것이 또한 유익하다. 또한 규정온도 범위가 금속-탄소계에 부분 용융 온도보다 더 높은 하한, 통상은 희토류 금속과 불순물 금속의 합금의 용융점 보다 약 100℃의 하한(lower limit)을 갖는 것이 유익하다.
금속 불순물과의 합금에 의해서 희토류 금속의 용융점을 낮춤으로써 다이아몬드 에칭 공정이 희토류 금속만의 경우보다 더 낮은 온도에서 수행될 수가 있다.
이와 같이 처리 온도가 낮으면, 처리가 용이하며, 특히 산업면에서 편의상 뿐만 아니라(다이아몬드 피막의 전면에 걸쳐 또는 소망의 공간 패턴에 따라서) 다이아몬드 피막을 에칭하는데 필요한 비교적 높은 온도 동안 다이아몬드 피막에 대한 가능한 손상을 최소화하기 위해서 바람직하다. 이와 같은 손상은 다이아몬드 피막이 다이아몬드계 반도체 장치에 사용될 때 특히 관건이 된다. 이와 같은 다이아몬드계 장치는 통상 순수 희토류를 사용할 때 높은 처리온도에 의해 손상될 수 있는 첨가 도펀트 및 메탈리제이션(metallization; 금속 증착)을 포함한다.
합금 혼합물에 함유된 몇몇 금속 불순물(Ni, Co, Ag, Al 등)은 내식성을 향상(순수한 희토류 금속에 비해서)시키는데 도움을 준다. 게다가 순수한 희토류는 종종 공기중에서 너무 빠르게 산화되어 열 위험 때문에 공기 중에서 안전하게 다룰 수 없을 정도로 반응적(reactive)이다. 상기한 예들의 불순물을 함유하는 몇몇 합금은 산화되기 쉽지 않으므로, 보다 쉽고, 안전하게 다루기 위해 주의를 휠씬 덜 기울여도 된다.
다이아몬드 본체를 에칭한 때문에, 하나 이상의 전자 디바이스-하나이상의 반도체 집적 회로칩 또는 하나 이상의 반도체 레이저등-가 다이아몬드 본체의 표면의 에칭된 부분에 결합되며, 다이아몬드 본체의 따른 부분은 구리등의 히트 싱크 본체에 결합되는 것이 유익하다.
[상세한 설명]
독립 CVD 다이아몬드 피막(10, 제1도)은 에칭될 상부 표면을 가진다. 상부 표면위에는 평평한 금속층(11)이 놓여진다. 금속측(11)은 세륨 또는 란탄등의 희토류 금속과 니켈등의 불순물 금속과의 합금이면 좋다.
금속층(11)위에는 평평한 버퍼층(12, 예를들어 몰리브덴) 및 평평한 플레이트(13, 예를들어 알루미나)가 놓여진다. 버퍼층(12)은 화학적으로 반응하지 않는 것이 바람직하다. 통상 버퍼층(12)은 약 20㎛의 두께를 가지며 상기 평평한 플레이트(13)는 약 500㎛의 두께를 가진다. 버퍼층(12)의 목적은 특히 금속층(11)에서 희토류를 용융시키거나 부분적으로 용융시키기 위해 이용되는 상승된 온도에서 희토류 또는 다른 금속이 알루미나와 반응하는 것을 막기 위한 것이다. 상기 평평한 플레이트(13)의 목적은 단단한 기계적인 지지체를 제공하는 것이다.
최종의 조립체(100)는 통상 약 0.2MPa 미만의 압력, 양호하게는 약 0.02MPa 미만의 압력 P를 발생하도록 일련의 비교적 작은 압축력 F를 받는다. 하여튼, 금속층(11)이 상승된 온도 T로 가열되어 용융 되거나 적어도 부분적으로 용융될 때, 상기 압력 P는 기계적으로 안정된 조립체를 만들어 다이아몬드 피막(10)의 상부 표면의 균일하게 양호한 습식 상태(wetting)를 증진시키기에 충분하다. 이 상승된 온도 T에서, 용융된 금속 또는 부분적으로 용융된 금속은 다이아몬드 피막(10)의 상부 표면을 습식시켜 피막의 상부 표면과 반응하기 시작한다. 이처럼 압력 P를 추가로 인가할 필요 없이, 선택에 따라 압력 P는 계속 인가될 수 있다. 결과적으로 탄소가 다이아몬드 피막(10)의 상부 표면으로부터 용해된다. 따라서, 피막(10)의 두께는 조립체(100)가 상승된 온도 T로 가열될 때 감소된다. 즉, 원하는 대로 피막을 규정된 시간동안 상승된 온도 T에서 유지시켜 피막을 에칭한다.
[실시예 1]
CVD 다이아몬드 피막(10)은 에칭 전, 약 250㎛의 두께를 갖는다. 금속 합금층(11)은 완전히 순수한 세륨과 11.2 중량 퍼센트 니켈의 합금, 즉 약 480℃의 용융점, 즉 순수한 세륨의 용융점 보다 낮은 300℃의 용융점을 가진 합금이다. 합금층(11)의 초기 두께는 약 1mm이었다. 일련의 압축력 F가 약 10KPa(=0.01MPa)의 압력 p를 발생하도록 조정된다. 조립체(100)는 노(furnace) (도시 안됨)내 아르곤 분위기에서 약 690℃의 상승된 온도 T로 가결되었다. 조립체를 그 내부에 둔 노는 약 36시간동안(에칭시간동안), 온도 T에서 유지되고, 그 다음에 노는 실온으로 냉각되었다. 다이아몬드 피막(10)에 남아 있는 세륨 또는 니켈을 제거하기 위해, 상부 표면 위에 반응된 금속이 있는 다이아몬드 피막(10)은 일반적으로 약 0.5 시간동안 약 50℃ 내지 60℃의 온도 범위의 온도로 따뜻한 질산, 통상은 약 50 몰(molar) 퍼센트 질산에서 습식 에칭되었다. 다음에 다이아몬드 피막(10)은 세정, 건조된다.
전술한 과정의 결과로서, 다이아몬드 피막(10)의 최종 두께는 약 195㎛가 된다. 즉, 피막(10)은 약 (250㎛-195㎛)=55㎛의 두께가 감소된다. 동시에 다이아몬드 피막(10)의 상부표면의 표면 거칠음이 상당히 감소된다.
[실시예 2]
상기 노는 약 36시간동안(에칭 시간동안) 약 T=590℃의 상응된 온도에서 유지된다. 다른 모든 파라미터 및 과정은 상기 실시예 1에서 서술된 것과 같다. 이런 식으로 두께 감소는 약 18㎛이다. 다시 상부 표면 거칠음은 크게 감소되었다.
[실시예 3]
노는 약 77시간동안(에칭시간 동안) 590℃의 상승된 온도에서 유지된다. 다른 모든 파라미터 및 과정은 실시예 1과 같다. 이와 같이 두께 감소는 약 40㎛이다 다시 상부 표면 거칠음은 크게 감소되었다.
비교 및 콘트롤에 의해, 금속층(11)은 완전히 순수한 세륨(금속 불순물이 전혀 첨가되지 않음)이고, 노가 실시예 1에서와 같은 온도, 즉 약 690℃ 에서 약 36시간의 동일시간 동안 유지되는 실험이 행해진다. 처리 온도(약 690℃)가 순수한 세륨(약 798℃)의 용융점보다 상당히 낮기 때문에, 다이아몬드 피막의 두께에 있어서 측정 가능한 감소는 없다. 피막의 상부 표면의 거칠음은 처리전과 처리후(36시간동안 690℃에서 세륨을 사용하여)가 같다.
본 발명은 특정 실시예에 대해 상세히 설명되어 있지만 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 여러가지 변형이 가능하다.
아르곤을 사용하는 대신에 헬륨 또는 수소등의 다른 불활성 또는 환원 분위기가 이용될 수 있다. 대안으로, 수소와 메탄(CH4)의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한 세륨 대신에 따른 희토류 금속, 즉 La, Yb, Pr 또는 Eu 등이 사용될 수 있다. 희토류로서 란탄의 경우 온도 범위가 약 400℃의 하한과 약 1000℃ 상한, 양호하게는 약 450℃의 하한과 약 800℃의 상한을 갖는 것이 유익하다.
또한 금속 불순물로서 니켈 대신에 희토류 금속의 용융점을 낮추는 다른 금속 불순물(또는 그들의 화합물) 즉, Co, Ag, Zn, Al, Ga, Fe, Mn, Pd, Pt, Ru, Rh, In, Si, Ge, Au 및 Mg가 사용될 수 있다. 예를들면, 다음의 합금이 사용될 수 있다. 즉, 약 15중량 퍼센트 Cu 를 가진 Ce(용융점 약 424℃), 약 9중량 퍼센트 Zn을 가진 Ce(용융점 약 495℃), 약 16중량 퍼센트 Co를 갖는 La(용융점 약 500℃). 약 14중량 퍼센트 Ag 를 갖는 Yb(용융점 약 446℃) 합금이 사용될 수 있다. 각각의 이들 합금의 그 내부의 순수한 희토류 금속 보다 200℃이상 더 낮은(어떤 경우에는 300℃보다 낮은)용융점을 나타낸다.
하나 이상의 희토류 금속이 합금 혼합물에서 하나 이상의 금속 불순물과 조합하여 사용될 수 있다. 정량적 합성은 소망의 용융점, 소망의 내식성, 및 다른 소망의 물리적 특성에 따라 결정된다. 합금 혼합물에서 각 금속 불순물의 유용한 근사 합성 범위는 2 내지 50중량 퍼센트이며 유익한 근사 범위는 5 대 30중량 퍼센트이고, 양호한 근사 범위는 10 내지 20 중량 퍼센트이다.
합금 혼합물은 시트(sheet)형태, 덩어리 형태 또는 분말 형태로 제공될 수 있다. 대안으로, 과잉 증착(flood-deposited) 합금 또는 공간상 선택적으로 증착된(spatially-selectively-deposited)합금이 각각 다이아몬드 본체를 전표면 에칭 또는 공간상 선택 표면 에칭을 위해 사용될 수 있다. 이와 같은 증착은 물리적 증착(예를들면 스퍼터링 또는 증발) 또는 화학적 증착(전착; electroplating 또는 비전착; electroless plating)에 의해 실행될 수 있다.
게다가, 다이아몬드 피막(10)의 상, 하부 표면 모두를 에칭함으로써 다이아몬드 피막(10)을 에칭하기를 원하는 경우, 다이아몬드 피막(10)은 연속한 세륨-니켈, 버퍼층(예를들면 몰리브덴) 및 평평한 플레이트(예를들면 알루미나)의 층들 사이에서 대칭적으로 샌드위치(다이아몬드 피막의 상,하부 표면위에서) 될 수 있다. 게다가 용융된 합금 또는 부분적으로 용융된 합금에서의 다이아몬드 피막의 용해율은 상기 피막이 규정 압력하에서 용기내에 용융된 합금 또는 부분적으로 용융된 합금에 현수되거나 담궈진 동안 수소를 용융된 희토류에 침투시키거나 기포화(bubbling)하는 등 휘발성 메탄등 용해된 탄소의 연속적인 제거에 의해 거의 일정율로 제어될 수 있다. 본래에 다이아몬드 피막이 성장된 기판(도시 안됨)은 필요한 경우 피막의 하부 표면상에서 본래대로 또는 부분적인 본래 모습대로 남아 있을 수 있다.
하나 이상의 다이아몬드 본체가 금속 혼합물의 용융된 배드(molten bath)를 사용하거나 적층된 다이아몬드 피막 사이에 샌드위치된 용융된 금속 혼합물 또는 부분적으로 용융된 금속 혼합물의 층을 구성하므로써 동시에 에칭될 수 있다.
소망의 에칭시간은 상승된 온도 T와, 다이아몬드 피막 두께에 있어서 원하는 감소량에 따라서 약 0.01 내지 1000 시간 범위, 양호하게는 0.1 내지 100 시간 범위일 수 있다.
에칭이 완료되고 다이아몬드 피막이 노에서 꺼내진 후 잔존의 비반응 또는 반응 금속은 화학적 에칭 또는 기계적 연마에 의해 제거될 수 있다. 에칭된 다이아몬드 표면은 표면을 더 평탄하게 하거나 세밀한 기하학적 형태를 주기 위해 국부적 또는 전면적 기계적 또는 레이저 연마등의 추가의 마무리 처리단계를 받을 수 있다. 레이저 장치 또는 반도체 집적회로 장치는 서브마운트로서 역할을 하는 에칭되고 연마된 다이아몬드 피막에 결합되고 다이아몬드 피막은 금속 히트 싱크 본체에 결합된다. 대안으로, 레이저 및 광검출장치가 에칭되고 연마된 다이아몬드 피막에 결합될 수 있고 피막의 에칭은 동시 계속중의 미국 특허출원 제 07/908130 호에 게재된 대로 패턴화된다.
본 발명의 기술은 형상화 또는 패턴화를 위해 천연 또는 인공의 단결정 또는 다결정 다이아몬드 본체에 응용 가능하다.

Claims (6)

  1. 적어도 한면을 가진 다이아몬드 본체에서 일정 두께의 물질을 제거하는 방법으로, (a) 하나 이상의 희토류 금속과 상기 희토류 금속의 용융점을 하강시키는 하나 이상의 금속 불순물의 용융 금속 합금 또는 부분 용융 금속합금과 직접 물리적으로 접촉하는 상기 한면의 적어도 일부분을 규정 시간 동안 유지시키는 단계에서, 상기 합금은 탄소를 용해시키는 특성을 가지는 상기 단계와, (b) 상기 규정 시간 동안, 용융 금속 합금이나 부분 용융 금속 합금을 규정 온도 범위내에서 유지시켜 다이아몬드 본체의 한면의 일부분에 놓여진 다이아몬드 본체의 일정두께를 제거하는 단계를 포함하는 물질 제거 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 규정 온도 범위는 상기 합금의 용융 온도 이하의 100℃보다는 높은 하한을 갖는 물질 제거 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하한은 용해된 탄소가 함유된 상기 합금의 부분 용융 온도보다는 높은 물질 제거 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 합금은 약 2 내지 50중량 퍼센트 범위의 하나 이상의 금속 불순물 량을 함유하는 물질 제거 방법.
  5. 제1 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계(b) 동안 0.2MPa 미만의 압력이 가해지는 물질 제거 방법.
  6. 제1 내지 4항 중 어느 한 항에 따른 단계에 따라 디바이스 조립체를 제조하는 방법으로, 상기 단계(b) 다음에, 전자 디바이스를 상기 면의 일부분에 결합되는 단계와 히트 싱크 본체를 다이아몬드 본체에 결합되는 단계를 더 포함하는 디바이스 조립체 제조 방법.
KR1019930018780A 1992-10-02 1993-09-17 다이아몬드 본체의 일정두께의 물질제거 방법 및 디바이스 조립체 제조방법 KR0178554B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US955,634 1992-10-02
US07/955,634 US5328550A (en) 1992-10-02 1992-10-02 Thinning a diamond body by means of molten rare-earth-containing alloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR940009361A KR940009361A (ko) 1994-05-20
KR0178554B1 true KR0178554B1 (ko) 1999-02-18

Family

ID=25497109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019930018780A KR0178554B1 (ko) 1992-10-02 1993-09-17 다이아몬드 본체의 일정두께의 물질제거 방법 및 디바이스 조립체 제조방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5328550A (ko)
EP (1) EP0590871B1 (ko)
JP (1) JP2801508B2 (ko)
KR (1) KR0178554B1 (ko)
DE (1) DE69309833T2 (ko)
IL (1) IL107140A0 (ko)
TW (1) TW238400B (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5382314A (en) * 1993-08-31 1995-01-17 At&T Corp. Method of shaping a diamond body
US5713775A (en) * 1995-05-02 1998-02-03 Massachusetts Institute Of Technology Field emitters of wide-bandgap materials and methods for their fabrication
GB9513426D0 (en) * 1995-06-29 1997-03-12 Diamanx Products Ltd Diamond treatment
US5665252A (en) * 1995-07-12 1997-09-09 Lucent Technologies Inc. Method of shaping a polycrystalline diamond body
US6022485A (en) 1997-10-17 2000-02-08 International Business Machines Corporation Method for controlled removal of material from a solid surface
CN1087040C (zh) * 1999-12-10 2002-07-03 吉林大学 稀土化合物浆料及金刚石厚膜的表面刻蚀方法
US6664188B2 (en) * 2001-07-26 2003-12-16 Terence M. Thomas Semiconductor wafer with a resistant film
US10246335B2 (en) * 2016-05-27 2019-04-02 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Methods of modifying surfaces of diamond particles, and related diamond particles and earth-boring tools

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HU180650B (en) * 1979-10-30 1983-04-29 Magyar Aluminium Process for diminishing organic content of bayer cycle of alum earth production
JPS63144940A (ja) * 1986-12-09 1988-06-17 Showa Denko Kk ダイヤモンド面の研摩法
US5087608A (en) * 1989-12-28 1992-02-11 Bell Communications Research, Inc. Environmental protection and patterning of superconducting perovskites
GB9114014D0 (en) * 1991-06-28 1991-08-14 De Beers Ind Diamond Plasma assisted diamond synthesis

Also Published As

Publication number Publication date
KR940009361A (ko) 1994-05-20
EP0590871A1 (en) 1994-04-06
EP0590871B1 (en) 1997-04-16
JP2801508B2 (ja) 1998-09-21
DE69309833D1 (de) 1997-05-22
US5328550A (en) 1994-07-12
DE69309833T2 (de) 1997-08-14
TW238400B (ko) 1995-01-11
IL107140A0 (en) 1993-12-28
JPH06234596A (ja) 1994-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11124892B2 (en) Defect reduction in seeded aluminum nitride crystal growth
US5934542A (en) High strength bonding tool and a process for production of the same
CN108950684B (zh) 一种制备单晶金属箔的方法
EP3351660B1 (en) Manufacturing method of sic composite substrate
US5746931A (en) Method and apparatus for chemical-mechanical polishing of diamond
Wagner et al. Controlled vapor‐liquid‐solid growth of silicon crystals
KR0178554B1 (ko) 다이아몬드 본체의 일정두께의 물질제거 방법 및 디바이스 조립체 제조방법
EP3352197A1 (en) METHOD FOR PRODUCING SiC COMPOSITE SUBSTRATE
US4735396A (en) Substrate for manufacturing single crystal thin films
WO2011055672A1 (ja) ハイブリッドシリコンウエハ
EP0645478A1 (en) Method of shaping a diamond body
EP0581438B1 (en) Etching a diamond body with a molten or partially molten metal
WO2018047844A1 (ja) 窒化ガリウム積層体の製造方法
JP2014189425A (ja) サファイア単結晶育成用坩堝
Jin et al. Anisotropy in diamond etching with molten cerium
KR100314931B1 (ko) 인발다이용 다이아몬드 단결정의 양면 평행 연마방법
JPH04132677A (ja) 融液加圧法による薄板状単結晶の製造方法
Green The Etch Rate and Deterioration of Magnesium Aluminum Spinel in Hydrogen
Schmid et al. Silicon Sheet Growth Development for the Large Area Sheet Task of the Low Cost Silicon Solar Array Project-Quarterly Progress Report No. 3
Schmid et al. Heat exchanger-ingot casting/slicing process, phase 1: Silicon sheet growth development for the large area silicon sheet task of the low cost silicon solar array project

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 19930917

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 19941222

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 19930917

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 19980203

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 19980831

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 19981124

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 19981124

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20011030

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20011030

Start annual number: 4

End annual number: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20030809