DE68913157T2

DE68913157T2 - Verfahren zur herstellung von diamant aus der dampfphase.

Info

Publication number: DE68913157T2
Application number: DE68913157T
Authority: DE
Inventors: N Itami Works Of Sum Fujimori; T Itami Works Of Sumitomo Imai; K Itami Works Of Sumito Tanabe
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1988-05-28
Filing date: 1989-05-25
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2009-05-26
Also published as: EP0371145B1; WO1989011556A1; EP0371145A1; US5380516A; EP0371145A4; US5624719A; DE68913157D1

Description

[Technisches Gebiet]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synthetisieren von Diamant durch ein chemisches Dampfabscheidungsverfahren (CVD) und insbesondere ein Dampfabscheidungsverfahren, welches die Herstellung von Diamant mit einem hohen Reinheitsgrad, einer hohen Kristallinität und einer vielseitigen Verwendbarkeit bei niedrigen Kosten und mit großer Geschwindigkeit zuläßt.

[Stand der Technik]

Ein künstlicher Diamant wurde bisher unter thermodynamischen Gleichgewichtsbedingungen bei hoher Temperatur und hohem Druck synthetisiert. Jüngst wurde aber ein Verfahren zum Synthetisieren von Diamant in der Dampfphase entwickelt.
In dem Dampfabscheidungsverfahren wird ein mit einem über zehnmal größeren Volumen an Wasserstoff gelöstes Kohlenwasserstoffgas durch ein Plasma oder einen Heizfaden dazu angeregt, in einer Reaktionskammer eine Diamantschicht auf einem Substrat auszubilden.
Als ein weiteres Verfahren des Standes der Technik ist es bekannt, ein vorerhitztes Materialgas auf ein erhitztes Substrat zu leiten, um Kohlenwasserstoff pyrolytisch zu zersetzen und Diamant abzusondern (japanisches Patent Nr. 1272728).
Jedes Verfahren des Standes der Technik zum Synthetisieren von Diamant in einer Dampfphase erfordert grundsätzlich eine große Menge an Wasserstoff, obgleich dabei verschiedene Verfahren zum Einleiten von Hitze berücksichtigt werden, um eine chemische Reaktion zu starten. Somit sind die Kosten für das Materialgas häufig hoch. Darüber hinaus neigt Wasserstoff dazu, im Diamant eingeschlossen zu werden, was dessen Reinheit und Kristallinität senkt. Zudem setzt dies Begrenzungen für die Synthesebedingungen von Diamant, die Geschwindigkeit einer Synthese, die Synthesefläche und das Material des Substrates.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, diesen Problemen entgegenzutreten.

[Offenbarung der Erfindung]

Die gegenwärtigen Erfinder haben verschiedene Gaszustände berücksichtigt, um herauszufinden, daß ein stabiles Plasma erzeugt werden kann und ein Diamant mit guter Kristallinität mit großer Geschwindigkeit über eine große Fläche unter den folgenden Bedingungen erzeugt werden kann, bei denen kein Wasserstoff verwendet wird, außer dem Wasserstoff, der in dem Gasgemisch enthalten sein kann. Die Beschaffenheit des Gases kann in zwei Gruppen eingeordnet werden.
Und zwar wird in dem ersten Verfahren der vorliegenden Erfindung ein Gemisch aus Sauerstoffgas und einem Kohlenstoff enthaltenden Mischgas oder ein Gemisch, das ferner ein inertes Gas enthält, in ein Reaktionsgefäß eingeführt, um dadurch Diamant auf einem in dem Gefäß angeordneten Substrat zu erzeugen.
In dem zweiten Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein Gasgemisch aus einem oder zwei oder mehr von Fluorgas, Chlorgas, Stickstoffoxidgas und Schwefeldioxidgas oder einem Gemisch, das ferner ein inertes Gas enthält, in ein Reaktionsgefäß eingeführt, und es wird unter Verwendung eines elektromagnetischen Feldes ein Plasma erzeugt, um dadurch Diamant auf einem in dem Gefäß angeordneten Substrat herzustellen.
Mit diesen Verfahren entwickelt sich Diamant gleichförmig und um einige Male schneller als mit einem chemischen Dampfabscheidungsverfahren (CVD) irgend eines Standes der Technik, in welchem ein teureres Wasserstoffgas in großen Mengen verwendet wird, und der auf diese Weise erhaltene Diamant enthält über eine große Fläche (einige 10 mm ) keinen Wasserstoff und hat einen hohen Reinheitsgrad und eine hohe Kristallinität.
Entweder ein gleichstrom- oder ein wechselstromelektromagnetisches Feld kann zum Erzeugen des Plasmas verwendet werden. Im letzteren Fall sollte es zur besseren Steuerbarkeit eine hochfrequente Welle oder eine Mikrowelle mit einer Frequenz von über 1 kHz sein.
Um einen Diamantfilm von hoher Reinheit und hoher Kristallinität bei gleichzeitigem Verhindern der Abscheidung von nicht-diamant Kohlenstoff zu erzeugen, sollten die Gase in dem ersten Verfahren so gemischt werden, daß das Verhältnis zwischen den Sauerstoffatomen und den Kohlenstoffatomen in dem Materialgas (Sauerstoff/Kohlenstoff) 5-0.05 und vorzugsweise 2-0.1 beträgt, und falls die Kohlenstoffkomponente Wasserstoff enthält, ist das Verhältnis zwischen Sauerstoff-, Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen (Sauerstoff/(Kohlenstoff + Wasserstoff)) 4-0.01 und vorzugsweise 1-0.05.
Falls in dem ersten Verfahren ein inertes Gas verwendet wird, sollte das Atomverhältnis zwischen dem inerten Gas, dem Sauerstoff und dem Kohlenstoff (inertes Gas/(Sauerstoff + Kohlenstoff)) 100-0 und vorzugsweise 20-0.02 betragen.
In dem zweiten Verfahren sollten die verwendeten Gase so gemischt werden, daß das Atomverhältnis zwischen Fluor (F), Chlor (Cl), Sauerstoff (O) und Kohlenstoff (( F + Cl + O)/C) in dem Materialgas 5-0.05 und vorzugsweise 1,8-0,09 beträgt. Falls die Kohlenstoffkomponente Wasserstoff enthält, sollte das Atomverhältnis zwischen Fluor (F), Chlor (Cl), Sauerstoff (O), Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (H) (F + Cl + O)/(C + H)) 4-0,01 und vorzugsweise 0,9-0,04 betragen.
Falls in dem zweiten Verfahren ein inertes Gas verwendet wird, sollte das Atomverhältnis zwischen dem inerten Gas (X), Fluor (F) , Chlor (Cl) , Sauerstoff (O), Stickstoff (N), Schwefel (S) und Kohlenstoff (C) (X/(F + Cl + O + C)) 100-0 und vorzugsweise 20-0,01 betragen.
Die Verwendung eines inerten Gases ist sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Verfahren besonders erwünscht, da es nicht nur ermöglicht, Plasma in einem weiten Druckbereich herzustellen und die Entwicklungsgeschwindigkeit zu beschleunigen, sondern ebenso eine Beschichtung über eine weite Fläche erleichtert.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete inerte Gas kann Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Krypton (Kr) oder Xenon (Xe) oder eine Kombination derselben sein. Im Hinblick auf die Massenproduktivität und die Herstellungskosten von Diamant ist Argongas das attraktivste, da es preiswert ist.
Das Kohlenstoff enthaltende Mischgas kann Methan, Ethan, Azetylen, Propan, Naturgas, gasförmiges Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid oder eine eine geringe Menge an Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel in ihren Alkoholmolekülen oder dgl. enthaltende organische Komponente sein.
Die vorerwähnte und andere bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten kurz beschrieben.
1. Falls ein wechselstromelektromagnetisches Feld verwendet wird, um ein Plasma zu erzeugen, sollte es eine hochfrequente Welle oder eine Mikrowelle mit einer Frequenz von 1 kHz oder mehr und vorzugsweise eine Mikrowelle mit einer Frequenz von 300 MHz oder mehr sein.
2. Das Kohlenstoff enthaltende, mit anderen Gasen zu vermischende Mischgas sollte ein oder zwei oder mehr ausgewählt aus einem aliphatischen Kohlenwasserstoff, einem aromatischen Kohlenwasserstoff, Alkohol und Keton sein.
3. Die elektrische Leistungsdichte zum Erzeugen eines Plasmas sollte 1 W/cm³ oder mehr und der Druck in der Reaktionskammer sollte 667-101325 Pa (5-760 Torr) betragen.
4. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches am Reaktionsbereich für die Herstellung von Diamant sollte 0,1 cm/sec oder höher sein.
5. In dem ersten Verfahren sollten die Gase so gemischt werden, daß das Atomverhältnis in den Materialgasen ist:
5-0.05 und vorzugsweise 2-0,1 im Sauerstoff/Kohlenstoffverhältnis;
4-0.01 und vorzugsweise 1-0.05 im Sauerstoff/(Kohlenstoff + Wasserstoff)-Verhältnis, falls das Kohlenstoff enthaltende Mischgas Wasserstoff enthält.
In dem zweiten Verfahren sollten die Gase so gemischt werden, daß das Atomverhältnis in dem Materialgasen 5-0.05 und vorzugsweise 1,8-0,09 im (F + Cl + O)/C-Verhältnis beträgt; und
falls das Kohlenstoff enthaltende Mischgas Wasserstoff enthält, beträgt es 4-0.01 und vorzugsweise 0.9-0,04 im (F + Cl + O)/(C + H) -Verhältnis.
6. Falls ein inertes Gas verwendet wird,
sollte das Atomverhältnis in dem ersten Verfahren 100-0 und vorzugsweise 20-0,02 im inerten Gas/(Sauerstoff + Kohlenstoff)-Verhältnis sein; und
das Atomverhältnis in dem zweiten Verfahren sollte 100-0 und vorzugsweise 20-0,01 im X (Insertgas)/(F + Cl + O + C)- Verhältnis sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können solche Herstellungsbedingungen, wie die Temperatur des Substrats (300- 1200 Cº), der Druck in dem Reaktionsrohr, das Mischungsverhältnis von Gasen und die Strömungsgeschwindigkeit von Gas leicht gesteuert werden. Zudem ermöglicht es die Verwendung eines Sauerstoffplasmas, auch auf einem Substrat mit einer dreidimensionalen Struktur einen Diamantauftrag auszubilden, was bisher schwierig war. Da ferner kein Wasserstoff verwendet wird, kann ein Diamantauftrag auch auf einem Substrat ausgebildet werden, welches unter dem Einfluß von Wasserstoff leicht spröde wird.
Durch ein geeignetes Einstellen der Herstellungsbedingungen kann Diamant mit einer großen Korngröße, über einige 100 mm im Durchmesser, mit großer Geschwindigkeit entwickelt werden. Eine Mikrowelle wird für die Erzeugung eines Plasmas bei der Herstellung von Diamant in einer Dampfphase am meisten bevorzugt. Elektroden sollten vorzugsweise nicht in dem Reaktionsbehälter vorgesehen werden, um das Plasma zu stabilisieren. Die Temperatur des Substrates kann durch Kühlung desselben oder durch Verwendung einer Heizeinrichtung gesteuert werden. Eine solche Einrichtung kann aus einem Isoliermaterial hergestellt sein, um zu verhindern, daß das Plasma gestört wird, falls diese in dem Reaktionsbehälter angeordnet ist.
Das verwendete Substrat kann ein Silizium, eine Keramik, wie Si&sub3;N&sub4;, SiC, BN, B&sub4;C und AlN oder ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt, wie Molybdän, Wolfram, Tantal und Niob sein. Falls die Temperatur des Substrates niedrig ist, können Kupfer oder Aluminium oder ihre Legierung oder Sinterkarbid verwendet werden. Falls die Reaktion in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre stattfindet, ist es notwendig, den Partialdruck mit Wasserstoff zu steuern, welcher durch Zersetzung erzeugt wird. Ferner offenbart die Emissionsspektralanalyse, daß das unter den Bedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugte Plasma sich von dem durch das Verfahren des Standes der Technik erzeugte Plasma, in welchem Wasserstoffgas als ein Hauptmaterialgas verwendet wird, dadurch unterscheidet, daß das erstere relativ niedrig in der Stärke des Wasserstoffkontinuumbandes und hoch in der Stärke von Wasserstoffatomen, wie H (α) ist. Das läßt darauf schließen, daß die Zersetzung des Materialgases in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wirkungsvoller stattfindet, als in dem Verfahren des Standes der Technik (Fig. 8).
In dem Verfahren des Standes der Technik tritt die Abscheidung von Diamant unter einem geringen Sättigungsgrad des Kohlenstoff enthaltenden Mischgases auf, das heißt, während seine Konzentration bezüglich des Wasserstoffgases wenige Volumenprozent (0,8-2,0 Volumenprozent) beträgt, wohingegen diese in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Sättigungsgrad auftritt, der einige hundert Male höher als beim Verfahren des Standes der Technik ist. Es wird angenommen, daß dadurch ermöglicht wird, einen Diamantfilm abzuscheiden, der weniger Defekte aufweist und von hoher Qualität ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können, da Sauerstoff für die Synthese von Diamant durch das Plasma-CVD-Verfahren verwendet wird (in dem ersten Verfahren), anstatt eine große Menge an Wasserstoff zu verwenden, wie das Verfahren des Standes der Technik, und in dem zweiten Verfahren ein Gemisch, das ein oder mehrere von Fluorgas, Chlorgas, Stickstoffoxidgas, Schwefeldioxidgas oder das Gemisch mit ferner enthaltendem Sauerstoffgas verwendet wird, die folgenden Effekte erhalten werden.
1. Da der in dem ersten Verfahren verwendeter Sauerstoff billiger als Wasserstoff ist, können die Herstellungskosten reduziert werden.
2. Ein Diamantauftrag kann auch auf einem Substrat ausgebildet werden, das leicht spröde werden kann, wie Titan.
3. Ein Diamantfilm von hohem Reinheitsgrad und hoher Kristallinität, der kein Wasserstoff enthält, kann erhalten werden.
4. Durch ein geeignetes Einstellen der Herstellungsbedingungen kann Diamant wahlweise in Form von Körnern oder eines Films in einer Geschwindigkeit von mehr als 100 um/h gezogen werden.
5. Ein Diamantauftrag kann nicht nur auf einem Substrat mit komplexer Gestalt, sondern auch über eine große Fläche ausgebildet werden.
6. In dem Verfahren, in dem ein inertes Gas verwendet wird, kann ein Plasma innerhalb eines weiten Druckbereichs erzeugt werden. Dies dient dazu, die Entwicklungsgeschwindigkeit von Diamant, wie auch die Entwicklungsfläche zu vergrößern.
Die oben beschriebenen Effekte lassen darauf schließen, daß das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung für die Herstellung eines Diamant-Wärmeschildes und von Diamant- Schleifkörnern verwendet werden kann, welche bisher ausschließlich mit dem Hochdruckverfahren hergestellt worden sind. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann zudem für die Herstellung von Diamant in Form eines nicht mehr als einige um-dicken Films und eines einige 10 um-dicken Substrats verwendet werden, und diese können in einem Bereich angewendet werden, in dem der Film eine Wärmeleitfähigkeit, eine niedrige Induktivität, eine hohe Lichtdurchlässigkeit, ein hohes spezifisches Elastizitätsmodul, eine hohe Festigkeit und eine hohe Verschleißfestigkeit haben muß.
Dieses Verfahren kann mit einer herkömmlichen Vorrichtung ausgeführt werden, ohne daß es notwendig wird, die oben erwähnten Herstellungsschritte zu verändern oder zusätzliche Schritte hinzuzufügen. Dies erlaubt einen stabilen Arbeitsgang und gewährleistet niedrige Einrichtungskosten.

[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]

Fig. 1-4 sind schematische Ansichten von Plasma-CVD-Vorrichtungen, die für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Fig. 5-7 sind graphische Darstellungen, die ein Ramanspektrum, ein Penetrationsspektrum und Kathodenluminiszenzspektren für jede in Tabelle 1 gezeigte Probe wiedergeben. Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, die ein Emissionsspektrum des Plasma wiedergibt.

[Beste Ausführungsform der Erfindung]

Fig. 1-4 zeigen schematische Ansichten von Vorrichtungen zum Synthetisieren von Diamant, die auf die vorliegende Erfindung anwendbar sind.
Fig. 1 zeigt eine Mikrowellen-Plasma-CVD-Vorrichtung (nachfolgend als u-PCVD gezeichnet). Fig. 2 zeigt eine hochfrequente Plasma-CVD-Vorrichtung (nachfolgend als RF-PCVD bezeichnet). Fig. 3 zeigt eine Gleichstrom-Plasma-CVD-Vorrichtung (nachfolgend als DC-PCVD bezeichnet). Fig. 4 zeigt eine hochfrequente Hochtemperatur-Plasma-CVD-Vorrichtung (nachfolgend als RV-HPCVD bezeichnet). Jede dieser Vorrichtung kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In den Zeichnungen gibt Bezugszeichen 1 ein Substrat wieder, ist 2 ein Quarzreaktionsrohr, 3 ein Vakuumabzugsanschluß, 4 ein Einlaß für ein Materialgas, 5 ein erzeugtes Plasma, 6 ein Magnetron, 7 ein Wellenleiter, 8 ein Plunger zum Einstellen der Plasmaposition, 9 eine RF-Stromquelle, 10 eine DC-Stromquelle, 11 ein Tisch zum Abstützen des Substrats, 12 eine isolierende Dichtung und 13 eine Kathode. Das in Fig. 4 gezeigte Quarzrohr kann gekühlt werden.
Als nächstes werden die Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele beschrieben, in welchen die oben beschriebenen vier Vorrichtungen verwendet werden.

(Experiment 1 - Vergleich zwischen dem ersten Verfahren und einem Stand der Technik)

Die verwendeten Vorrichtungen und andere Herstellungsbedingungen sind in Tabellen 1 und 2 dargestellt. Die sowohl in den Beispielen als auch in den Vergleichsbeispielen verwendeten Substrate waren Einkristall-Silizium-Wafer mit einem Durchmesser von 50.8 mm (2 inch), die unter Verwendung eines # 5000 Diamantpulvers geglättet worden sind. Ein Materialgas wurde bei in das Quarzreaktionsrohr 2 gehaltenem Substrat eingeleitet, und durch einen Plasmagenerator unter dem Druck von 133,3 Pa (1 Torr) wurde Plasma erzeugt. Der Druck wurde schnell auf die in Tabelle 1 gezeigten Druckpegel hochgefahren und für die in Tabelle 1 gezeigten Zeitspannen auf diesen Pegeln gehalten, um Diamant auf dem Substrat zu entwickeln und zu synthetisieren. Die Oberflächentemperatur des Substrates wurde unter Verwendung eines optischen Pyrometers durch kurzfristiges Unterbrechen der Plasmaerzeugung gemessen.
Die Tabellen 1 und 2 zeigen die Ergebnisse der Oberflächenbeobachtung jeder unter den jeweiligen Bedingungen erzeugten Diamantprobe unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops, Messung der Filmdicke, Röntgenanalyse und Auswertung der Kristallinität durch das Raman-Streuspektrumverfahren.
Fig. 5-7 zeigen ein Ramanspektrum, ein Penetrationsspektrum in dem ultravioletten und dem sichtbaren Bereich und Kathoden-Lumineszenzspektren, die jeweils durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen für die Probenummer 2 in Tabelle 1 erzeugt wurden. Fig. 5 zeigt, daß der auf diese Weise erzeugte Diamantfilm eine ausgezeichnete Kristallinität aufweist.
Fig. 6 zeigt, daß er in dem Bereich von 225 nm einen Absorptionssprung in der Wellenlänge aufweist und einen hohen Transmissionsgrad vom Ultraviolettbereich bis zum Infrarotbereich hat. Somit wird angenommen, daß ein solches Material als Material für Fenster verwendet werden kann. In Fig. 7 zeigt die Kurve (a) ein Kathoden-Lumineszenzspektrum einer Probe des Standes der Technik (Probenummer 13 in Tabelle 2), die durch Verwendung von Wasserstoff erzeugt wurde, und zeigt die Kurve (b) ein Spektrum einer Probe (Probennummer 2 in Tabelle 1), die unter Verwendung von Sauerstoff erzeugt wurde. TI/Mo/Au-Elektroden wurden inetallisiert, um den elektrischen Widerstand zu messen. Der gemessene Widerstand lag über 10¹² Ohm, was zeigt, daß der Widerstand auch nach der Metallisierung von Diamant auf einem sehr hohen Niveau stabil gehalten werden kann.

(Experiment 2 - Vergleich zwischen dem zweiten Verfahren und einem Verfahren des Standes der Technik)

Die Tabellen 3 und 4 zeigen die in diesem Experiment verwendeten Vorrichtungen und Herstellungsbedingungen. In diesem Experiment wurde Diamant auf dem gleichen Einkristall- Silizium-Wafer, wie dem in Experiment 1 verwendeten, unter den gleichen Bedingungen, wie bei Experiment 1 entwickelt und synthetisiert. Die auf diese Weise erzeugten Probestücke wurden in der gleichen Weise wie bei Experiment 1 ausgewertet.
In den Tabellen weist "DIA" auf Diamant, "gr" auf Graphit und "a-c" auf amorphen Kohlenstoff hin. In Tabelle 3 weist F auf Fluor, Cl auf Chlor, O auf Sauerstoff, C auf Kohlenstoff und X auf wenigstens ein inertes Gas hin. Tabelle I Herstellungsbedingungen Ergebnisse Proben Nr. Herstellungsverfahren verwendetes Gas Strömungsgeschw. (SCCM) Druck Pa (Torr) Zeit (h) Inertes Gas (O + C) Elektr. Leistung (W) Substrat Temp. (ºC) Abscheidungsgeschwind. (um/h) Filmdicke (um) abgetr. Fläche (mm²) Liniendiffraktion Ramanspektroskop Anmerkungen vorliegende Erfindung Reaktionsrohr verschmutzt, schwache Kristallinität langsames Wachstum schwache Kristallinität Tabelle 2 Herstellungsbedingungen Ergebnisse Proben Nr. Herstellungsverfahren verwendetes Gas (Strömungsgeschw.) (SCCM) Druck Pa (Torr) Zeit (h) Inertes Gas (O + C) Elektr. Leistung (W) Substrat Temp. (ºC) Abscheidungsgeschwind. (um/h) Filmdicke (um) abgetr. Fläche (mm²) Liniendiffraktion Ramanspektroskop Anmerkungen Vergleichsbeispiele Plasma instabil Tabelle 3 Herstellungsbedingungen Ergebnisse Proben Nr. Herstellungsverfahren verwendetes Gas Strömungsgeschw. (SCCM) Druck Pa (Torr) Zeit (h) Elektr. Leistung (W) Substrat Temp. (ºC) Abscheidungsgeschwind. (um/h) Filmdicke (um) abgetr. Fläche (mm²) Liniendiffraktion Ramanspektroskop Anmerkungen vorliegende Erfindung Reaktionsrohr verschmutzt, schwache Kristallinität langsames Wachstum schwache Kristallinität Tabelle 4 Herstellungsbedingungen Ergebnisse Proben Nr. Herstellungsverfahren verwendetes Gas Strömungsgeschw. (SCCM) Druck Pa (Torr) Zeit (h) Elektr. Leistung (W) Substrat Temp. (ºC) Abscheidungsgeschwind. (um/h) Filmdicke (um) abgetr. Fläche (mm²) Liniendiffraktion Ramanspektroskop Anmerkungen Vergleichsbeispiele Plasma instabil

Claims

1. Verfahren zum Synthetisieren von Diamant durch Dampfphasenablagerung, welches im wesentlichen aus dem Schritten besteht:

Einbringen einer Gasmischung, die im wesentlichen aus Sauerstoffgas und eine gasförmige Mischung, die Kohlenstoff enthält, in ein Reaktionsgefäß, wobei die Gasmischung kein Wasserstoffgas enthält,

Halten des Druckes im Reaktionsgefäß auf 667 Pascal (5 Torr) bis 101 325 Pascal (760 Torr) und

Erzeugen eines Plasmas in dem Gefäß mit Hilfe eines gleichstrom- oder wechselstromelektromagnetischen Feld, um dadurch Diamant auf einem Substrat zu erzeugen, welches im Gefäß gehalten ist.

2. Verfahren zum Synthetisieren von Diamant durch Dampfphasenablagerung,

im wesentlichen bestehend aus den Schritten:

Einführen einer Gasmischung mit mindestens einem von Fluorgas, Chlorgas, Stickstoffoxidgas und Schwefeldioxidgas, oder einer Mischung aus dieser Gasmischung mit Sauerstoffgas und einer gasförmigen Verbindung, die Kohlenstoff enthält, in ein Reaktionsgefäß, wobei die Gasmischung kein Wasserstoffgas enthält,

Halten des Druckes im Reaktionsgefäß auf 667 Pascal (s Torr) bis 101 325 Pascal (760 Torr) und

Erzeugen eines Plasmas im Gefäß mithilfe eines elektromagnetischen Gleichstrom- oder Wechselstromfeldes, um dadurch Diamant auf einem Substrat zu erzeugen, welches in dem Gefäß gehalten ist.

3. Verfahren zum Synthetisieren von Diamant in einer Dampfphase gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein inertes Gas zur Gasmischung hinzugefügt wird.