JPH04146619A - 薄膜成長法 - Google Patents
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- JPH04146619A JPH04146619A JP2418950A JP41895090A JPH04146619A JP H04146619 A JPH04146619 A JP H04146619A JP 2418950 A JP2418950 A JP 2418950A JP 41895090 A JP41895090 A JP 41895090A JP H04146619 A JPH04146619 A JP H04146619A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１］
本発明はダイオード、トランジスタ、センサ等の各種半
導体ダイヤモンド、あるいばｃ−ＢＮデバイスに使用さ
れる高品質ダイヤモンド、あるいはｃ−ＢＮ薄膜の成長
方法に関するものである。 ［０００２］
導体ダイヤモンド、あるいばｃ−ＢＮデバイスに使用さ
れる高品質ダイヤモンド、あるいはｃ−ＢＮ薄膜の成長
方法に関するものである。 ［０００２］
半導体ダイヤモンドはダイオード、トランジスタ、セン
サなと半導体デバイスの新しい材料として注目されてい
る。ダイヤモンドは絶縁体のものが広く知られているが
、ここで対象にするのは比抵抗の低い半導体ダイヤモン
ドである。 ダイヤモンドは広い禁制帯幅（５，５ｅＶ）を持ち、キ
ャリヤ移動度は大きく（２０００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ
） 熱的、化学的に安定である。このため半導体ダイ
ヤモンドは侵れた耐環境、高速、パワー用デバイス、或
は青色発光素子の材料として強い期待が寄せられている
。 ［０００３］ 半導体ダイヤモンドには天然バルク、高圧合成バルク、
及び気相合成薄膜かある。ｎ型ダイヤモンドはホウ素（
Ｂ）をドープすることによって得られる。ｎ型ダイヤモ
ンドは、リン（Ｐ）、リチウム（Ｌｉ）をドープするこ
とによって得られるが高抵抗である。低抵抗のｎ型ダイ
ヤモンドは得られていない。 ［０００４］ バイポーラデバイスはできない力板現在のところ、タン
グステン（Ｗ）と、ｎ型ダイヤモンドのショットキー接
合を利用したショットキーダイオードや、幾つかのユニ
ポーラトランジスタが試作されている。 ［０００５］ 半導体ダイヤモンド薄膜の成長方法としては、現在、マ
イクロ波プラズマＣＶＤ法、熱フイラメントＣＶＤ法が
一般的である。これらはＣＨ，Ｃ○、Ｈ２２等 分原料ガスとしマイクロ波プラズマ、あるいは熱フィラ
メントによって分解し、加熱されたシリコン（Ｓｉ）、
モリブデン（Ｍ ｏ ）、ダイヤモンド等の基板上にダ
イヤモンド薄膜を形成する方法である。原料ガス中にＢ
２Ｈ６を添加することによってｎ型ダイヤモンド薄膜が
得られる。
サなと半導体デバイスの新しい材料として注目されてい
る。ダイヤモンドは絶縁体のものが広く知られているが
、ここで対象にするのは比抵抗の低い半導体ダイヤモン
ドである。 ダイヤモンドは広い禁制帯幅（５，５ｅＶ）を持ち、キ
ャリヤ移動度は大きく（２０００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ
） 熱的、化学的に安定である。このため半導体ダイ
ヤモンドは侵れた耐環境、高速、パワー用デバイス、或
は青色発光素子の材料として強い期待が寄せられている
。 ［０００３］ 半導体ダイヤモンドには天然バルク、高圧合成バルク、
及び気相合成薄膜かある。ｎ型ダイヤモンドはホウ素（
Ｂ）をドープすることによって得られる。ｎ型ダイヤモ
ンドは、リン（Ｐ）、リチウム（Ｌｉ）をドープするこ
とによって得られるが高抵抗である。低抵抗のｎ型ダイ
ヤモンドは得られていない。 ［０００４］ バイポーラデバイスはできない力板現在のところ、タン
グステン（Ｗ）と、ｎ型ダイヤモンドのショットキー接
合を利用したショットキーダイオードや、幾つかのユニ
ポーラトランジスタが試作されている。 ［０００５］ 半導体ダイヤモンド薄膜の成長方法としては、現在、マ
イクロ波プラズマＣＶＤ法、熱フイラメントＣＶＤ法が
一般的である。これらはＣＨ，Ｃ○、Ｈ２２等 分原料ガスとしマイクロ波プラズマ、あるいは熱フィラ
メントによって分解し、加熱されたシリコン（Ｓｉ）、
モリブデン（Ｍ ｏ ）、ダイヤモンド等の基板上にダ
イヤモンド薄膜を形成する方法である。原料ガス中にＢ
２Ｈ６を添加することによってｎ型ダイヤモンド薄膜が
得られる。
【０００６］
一方、ｃ−ＢＮもワイドバンドギャップ半導体として有
望である。具体的には耐環境デバイス、パワーデバイス
、あるいは紫外〜青色発光デバイス用の材料として注目
されている。ｃ−ＢＮもダイヤモンドと同じく化学的、
熱的、物理的に安定な物質である。バンドギャップも広
い。 ［０００７］ ＢＮはホウ素と窒素との化合物である。ｈ−ＢＮ、ｔ−
ＢＮ、ａ−ＢＮ等の構造体がある。ｈ−ＢＮは作りやす
いが立方晶のｃ−ＢＮは作り難い。ｃ−ＢＮはＢｅをド
ープすることによりｐ型、ＳやＳｉをドープすることに
よってｎ型が得られる。 ［０００８］ 【発明が解決しようとする課題】 半導体ダイヤモンドあるいはｃ−ＢＮを用いたデバイス
を作製するためには転位や点欠陥の少ない高品質結晶薄
膜が必要である。従来は基板を適当な真空度で適当な温
度に昇温しそのまま原料ガスを導入し、薄膜を成長させ
ていた。 図２に従来のダイヤモンドまたはｃ−ＢＮ薄膜の成長の
プロセスを示す。横軸は時間、縦軸は基板温度である。 温度グラフの上に昇温、成長、降温等の工程を示す。縦
の仕切り線で工程が区別される。仕切り線と温度線で囲
む空間に導入すべきガスを記入した。 適当な真空に引いてから真空チャンバにＨ２ガスを導入
し温度を上げる。基板温度が適当成長温度に達したら、
原料ガスであるＣＨ＋Ｈ（十Ｂ２Ｈ６）を導入する。た
だしＢ２ Ｈ６を加えるのは、ｐ型にする場合である。 これらのガスがマイクロ波、熱、高周波プラズマ等によ
って励起され気相反応し、基板の上にダイヤモンド、ｃ
−ＢＮ等の薄膜が成長する。 ［０００９］ しかし、従来の気相合成法によって得られた薄膜は欠陥
が比較的多い。特に１μｍ以下の薄膜では、大幅な膜質
の低下が見られる。このような低品質の薄膜では材料本
来の僕れた物性を利用したデバイスを実現することがで
きない。この理由は後に述べるように基板表面に不純物
が残留していたり酸化膜が形成されていたりするからで
あろうと考えられる。半導体デバイス等に用いることの
できる高品質のダイヤモンド薄膜あるいはｃ−ＢＮ薄膜
の気相合成法を与えることが本発明の目的である。 ［００１０］
望である。具体的には耐環境デバイス、パワーデバイス
、あるいは紫外〜青色発光デバイス用の材料として注目
されている。ｃ−ＢＮもダイヤモンドと同じく化学的、
熱的、物理的に安定な物質である。バンドギャップも広
い。 ［０００７］ ＢＮはホウ素と窒素との化合物である。ｈ−ＢＮ、ｔ−
ＢＮ、ａ−ＢＮ等の構造体がある。ｈ−ＢＮは作りやす
いが立方晶のｃ−ＢＮは作り難い。ｃ−ＢＮはＢｅをド
ープすることによりｐ型、ＳやＳｉをドープすることに
よってｎ型が得られる。 ［０００８］ 【発明が解決しようとする課題】 半導体ダイヤモンドあるいはｃ−ＢＮを用いたデバイス
を作製するためには転位や点欠陥の少ない高品質結晶薄
膜が必要である。従来は基板を適当な真空度で適当な温
度に昇温しそのまま原料ガスを導入し、薄膜を成長させ
ていた。 図２に従来のダイヤモンドまたはｃ−ＢＮ薄膜の成長の
プロセスを示す。横軸は時間、縦軸は基板温度である。 温度グラフの上に昇温、成長、降温等の工程を示す。縦
の仕切り線で工程が区別される。仕切り線と温度線で囲
む空間に導入すべきガスを記入した。 適当な真空に引いてから真空チャンバにＨ２ガスを導入
し温度を上げる。基板温度が適当成長温度に達したら、
原料ガスであるＣＨ＋Ｈ（十Ｂ２Ｈ６）を導入する。た
だしＢ２ Ｈ６を加えるのは、ｐ型にする場合である。 これらのガスがマイクロ波、熱、高周波プラズマ等によ
って励起され気相反応し、基板の上にダイヤモンド、ｃ
−ＢＮ等の薄膜が成長する。 ［０００９］ しかし、従来の気相合成法によって得られた薄膜は欠陥
が比較的多い。特に１μｍ以下の薄膜では、大幅な膜質
の低下が見られる。このような低品質の薄膜では材料本
来の僕れた物性を利用したデバイスを実現することがで
きない。この理由は後に述べるように基板表面に不純物
が残留していたり酸化膜が形成されていたりするからで
あろうと考えられる。半導体デバイス等に用いることの
できる高品質のダイヤモンド薄膜あるいはｃ−ＢＮ薄膜
の気相合成法を与えることが本発明の目的である。 ［００１０］
本発明の薄膜成長法はダイヤモンドあるいはｃ−ＢＮ基
板を成長装置内で昇温させ、塩素又はフッ素を含む混合
ガス（例えばＣ１＋Ｈ、ＨＣ１＋Ｈ２、ＣＣＩ ＋Ｈ
；Ｆ ＋ＨＳＨＦ＋Ｈ、ＣＦ４＋Ｈ２など）或は窒素
、水素のプラズマを導入するプロセスを経た後、これら
のガスを排出し、続いて原料ガスを導入しダイヤモンド
あるいはｃ−ＢＮ薄膜を成長させることを特徴とするも
のである。 つまり塩素又はフッ素を含むガス或は窒素、水素のプラ
ズマによって基板を前処理してからダイヤモンド薄膜、
ｃ−ＢＮ薄膜を成長させるものである。塩素又はフッ素
を含むガス或は窒素、水素のプラズマによる前処理によ
り基板表面が清浄化され一部エッチングされるので欠陥
の少ない単結晶薄膜が成長してゆく。前処理後、基板が
外部に取り出されないので外気で汚染されることがない
。 ［００１１］ 図１に本発明の成長プログラムの一具体例（ダイヤモン
ド薄膜成長の場合）を示す。横軸は時間、縦軸は基板温
度を示す。縦の線は工程を仕切るものである。 縦線で仕切った工程の名前を上に示す。その工程で真空
チャンバに導入するガスを枠の中に示した。括弧の中に
記したものは何れかを択一的に使用できるということで
ある。 本発明は気相合成法であればどのような方法にも適用で
きる。マイクロ波プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、ＲＦプラ
ズマＣＶＤ等成長方法は任意である。基板はダイヤモン
ドまたはｃ−ＢＮである。 ［００１２］ 真空チャンバのホルダに基板をセットし真空に引く。Ｈ
２ガスを導入しなからヒータ、マイクロ波プラズマ等に
よって基板を加熱する。基板を昇温させな後、ＣＨ４＋
Ｈ２など炭化水素を含むガス系によりダイヤモンド薄膜
を成長させる前に、塩素、フッ素を含む混合ガス或は窒
素、水素のプラズマを導入して基板表面ガスを流してい
る。或はフッ素を含むガスとしてＨＦ＋Ｈ２を導入して
も良い。 さらに窒素、水素のプラズマを導入しても良い。ここで
は呼び易くするため簡単にエツチングといっているが、
実際には塩素又はフッ素或は窒素、水素のプラズマの作
用は物理的、化学的に複雑な清浄化作用であり、単純な
エツチングではないかもしれない。 ［００１３］ エツチング時のプロセス温度は５００〜１２００℃程度
の高温が必要である。 また、導入するＨＣＩ、ＨＦの流量ば、成長室の大小に
もよるが１〜５０ｓｅｃｍ程度が望ましい。Ｃ１２、Ｃ
Ｃｌ４、Ｆ２、ＣＦ４等のガスを用いる場合も同様であ
る。プロセス圧力は減圧でも良いし、Ｆ２、Ａｒ、Ｎ２
などで大量に希釈し、常圧で行っても良い。 但し、ダイヤモンド基板の場合には、０２が混入した状
態で昇温すると基板が０２によってエツチングされて、
表面の荒れが生じるなどの問題が生じるので望ましくな
い。 ［００１４］ また、いかなる雰囲気でも、ダイヤモンドの場合は１３
００〜１４００℃以上ｃ−ＢＮの場合は１５００℃以上
に昇温すると、それぞれグラファイト、あるいはｈ−Ｂ
Ｎに相転移してしまうので、このような高温まで昇温す
るのは避けるべきである。 以上は塩素、フッ素の化学的な作用によるエツチングで
あるが、基板は窒素、水素のプラズマによりエツチング
しても良い。窒素、水素はそのままでは化学的に基板を
エツチングする作用がない力板プラズマに励起すると活
性化して基板をエツチングし清浄化することができる。 此の場合も水素を導入しながら基板を昇温し、エピタキ
シャル成長温度より高い温度にしてから窒素または水素
プラズマを発生させ基板をエツチングする。 ［００１５］ プラズマを生成するための手段は任意である。例えば直
流プラズマ、ＲＦプラズマ、マイクロ波プラズマ、容量
結合型、誘導結合型、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴
）型などの何れの方法のプラズマ発生手段であっもよい
。それぞれの装置で、ガス流量、圧力、プラズマに投入
するパワー 基板温度、基板バイアス電圧、処理時間な
どの条件を最適化すれば所望の効果を得ることができる
。例えばプラズマ投入パワーについていえば、パワーが
低すぎると基板表面の十分な清浄化効果が得られない。 パワーが高すぎると過剰エツチングになり、基板表面が
荒れてくる。注意すべきことは、このプラズマ処理をエ
ピタキシャル成長の直前に行うということである。例え
ば成長室で成膜の直前にエツチングする。あるいは別の
チャンバでエツチングしても高温状態、真空状態を保っ
たまま成長室へ搬送できるようにする。前述の塩素、フ
ッ素によるエツチングでも、窒素、水素プラズマによる
エツチングでも清浄化処理後外部へ取り出してはならな
い。 ［００１６］ 塩素、フッ素、窒素プラズマ、水素プラズマによるエツ
チングを行った後エツチングガスの充分なパージ（例え
ばＨＣＩ、ＨＦガス、水素プラズマ、窒素プラズマの追
い出し）を行う必要がある。塩素又はフッ素を含むガス
の導入、或は窒素、水素のプラズマ生成を停止し、真空
チャンバを高真空に引く。さらにＨ２ガスを導入して塩
素又はフッ素ガス或は窒素、水素のプラズマを完全に真
空チャンバからパージする。 ［００１７］ この後は通常のダイヤモンド、ｃ−ＢＮの薄膜成長と同
じである。原料ガスであるＣＨ４＋Ｈ２（ｐ型にしたい
場合は＋Ｂ２ Ｈ６）を真空チャンバ内に導入する。基
板温度、圧力等を適当な値に保ち基板上に薄膜を成長さ
せる。薄膜成長が終わると原料ガスの導入を停止し基板
温度を下げる。このように本発明は、ダイヤモンド、ｃ
−ＢＮの薄膜成長の前に塩素又はフッ素或は窒素、水素
のプラズマを含むガスによりダイヤモンド、ｃ−ＢＮ基
板表面を前処理するところに特徴がある。 ［００１８］
板を成長装置内で昇温させ、塩素又はフッ素を含む混合
ガス（例えばＣ１＋Ｈ、ＨＣ１＋Ｈ２、ＣＣＩ ＋Ｈ
；Ｆ ＋ＨＳＨＦ＋Ｈ、ＣＦ４＋Ｈ２など）或は窒素
、水素のプラズマを導入するプロセスを経た後、これら
のガスを排出し、続いて原料ガスを導入しダイヤモンド
あるいはｃ−ＢＮ薄膜を成長させることを特徴とするも
のである。 つまり塩素又はフッ素を含むガス或は窒素、水素のプラ
ズマによって基板を前処理してからダイヤモンド薄膜、
ｃ−ＢＮ薄膜を成長させるものである。塩素又はフッ素
を含むガス或は窒素、水素のプラズマによる前処理によ
り基板表面が清浄化され一部エッチングされるので欠陥
の少ない単結晶薄膜が成長してゆく。前処理後、基板が
外部に取り出されないので外気で汚染されることがない
。 ［００１１］ 図１に本発明の成長プログラムの一具体例（ダイヤモン
ド薄膜成長の場合）を示す。横軸は時間、縦軸は基板温
度を示す。縦の線は工程を仕切るものである。 縦線で仕切った工程の名前を上に示す。その工程で真空
チャンバに導入するガスを枠の中に示した。括弧の中に
記したものは何れかを択一的に使用できるということで
ある。 本発明は気相合成法であればどのような方法にも適用で
きる。マイクロ波プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、ＲＦプラ
ズマＣＶＤ等成長方法は任意である。基板はダイヤモン
ドまたはｃ−ＢＮである。 ［００１２］ 真空チャンバのホルダに基板をセットし真空に引く。Ｈ
２ガスを導入しなからヒータ、マイクロ波プラズマ等に
よって基板を加熱する。基板を昇温させな後、ＣＨ４＋
Ｈ２など炭化水素を含むガス系によりダイヤモンド薄膜
を成長させる前に、塩素、フッ素を含む混合ガス或は窒
素、水素のプラズマを導入して基板表面ガスを流してい
る。或はフッ素を含むガスとしてＨＦ＋Ｈ２を導入して
も良い。 さらに窒素、水素のプラズマを導入しても良い。ここで
は呼び易くするため簡単にエツチングといっているが、
実際には塩素又はフッ素或は窒素、水素のプラズマの作
用は物理的、化学的に複雑な清浄化作用であり、単純な
エツチングではないかもしれない。 ［００１３］ エツチング時のプロセス温度は５００〜１２００℃程度
の高温が必要である。 また、導入するＨＣＩ、ＨＦの流量ば、成長室の大小に
もよるが１〜５０ｓｅｃｍ程度が望ましい。Ｃ１２、Ｃ
Ｃｌ４、Ｆ２、ＣＦ４等のガスを用いる場合も同様であ
る。プロセス圧力は減圧でも良いし、Ｆ２、Ａｒ、Ｎ２
などで大量に希釈し、常圧で行っても良い。 但し、ダイヤモンド基板の場合には、０２が混入した状
態で昇温すると基板が０２によってエツチングされて、
表面の荒れが生じるなどの問題が生じるので望ましくな
い。 ［００１４］ また、いかなる雰囲気でも、ダイヤモンドの場合は１３
００〜１４００℃以上ｃ−ＢＮの場合は１５００℃以上
に昇温すると、それぞれグラファイト、あるいはｈ−Ｂ
Ｎに相転移してしまうので、このような高温まで昇温す
るのは避けるべきである。 以上は塩素、フッ素の化学的な作用によるエツチングで
あるが、基板は窒素、水素のプラズマによりエツチング
しても良い。窒素、水素はそのままでは化学的に基板を
エツチングする作用がない力板プラズマに励起すると活
性化して基板をエツチングし清浄化することができる。 此の場合も水素を導入しながら基板を昇温し、エピタキ
シャル成長温度より高い温度にしてから窒素または水素
プラズマを発生させ基板をエツチングする。 ［００１５］ プラズマを生成するための手段は任意である。例えば直
流プラズマ、ＲＦプラズマ、マイクロ波プラズマ、容量
結合型、誘導結合型、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴
）型などの何れの方法のプラズマ発生手段であっもよい
。それぞれの装置で、ガス流量、圧力、プラズマに投入
するパワー 基板温度、基板バイアス電圧、処理時間な
どの条件を最適化すれば所望の効果を得ることができる
。例えばプラズマ投入パワーについていえば、パワーが
低すぎると基板表面の十分な清浄化効果が得られない。 パワーが高すぎると過剰エツチングになり、基板表面が
荒れてくる。注意すべきことは、このプラズマ処理をエ
ピタキシャル成長の直前に行うということである。例え
ば成長室で成膜の直前にエツチングする。あるいは別の
チャンバでエツチングしても高温状態、真空状態を保っ
たまま成長室へ搬送できるようにする。前述の塩素、フ
ッ素によるエツチングでも、窒素、水素プラズマによる
エツチングでも清浄化処理後外部へ取り出してはならな
い。 ［００１６］ 塩素、フッ素、窒素プラズマ、水素プラズマによるエツ
チングを行った後エツチングガスの充分なパージ（例え
ばＨＣＩ、ＨＦガス、水素プラズマ、窒素プラズマの追
い出し）を行う必要がある。塩素又はフッ素を含むガス
の導入、或は窒素、水素のプラズマ生成を停止し、真空
チャンバを高真空に引く。さらにＨ２ガスを導入して塩
素又はフッ素ガス或は窒素、水素のプラズマを完全に真
空チャンバからパージする。 ［００１７］ この後は通常のダイヤモンド、ｃ−ＢＮの薄膜成長と同
じである。原料ガスであるＣＨ４＋Ｈ２（ｐ型にしたい
場合は＋Ｂ２ Ｈ６）を真空チャンバ内に導入する。基
板温度、圧力等を適当な値に保ち基板上に薄膜を成長さ
せる。薄膜成長が終わると原料ガスの導入を停止し基板
温度を下げる。このように本発明は、ダイヤモンド、ｃ
−ＢＮの薄膜成長の前に塩素又はフッ素或は窒素、水素
のプラズマを含むガスによりダイヤモンド、ｃ−ＢＮ基
板表面を前処理するところに特徴がある。 ［００１８］
本発明では、ダイヤモンドあるいはｃ−ＢＮ基板上に気
相合成法によってダイヤモンドあるいはｃ−ＢＮ薄膜を
成長させる方法において、エピタキシャル膜を成長させ
る直前に基板を昇温させ、カリ塩素又はフッ素を含む混
合ガス或は窒素水素のプラズマを導入するようにしてい
る。これによって基板表面を清浄化してから、塩素又は
フッ素を含むガス或は窒素、水素のプラズマを完全に排
除し、原料ガスを導入して薄膜形成させる。これにより
高品質のエピタキシャル膜を得ることができる。 ［００１９］ この原因は以下のように考えられる。一般に基板上に薄
膜結晶を成長させる時、基板の最表面状態は成長層の膜
質に大きな影響を及ぼす。 ＳｉやＧａＡｓ基板の場合は基板技術が確立されている
ので表面状態が厳密に管理されている。しかし新しい半
導体であるダイヤモンド、ｃ−ＢＮ基板については表面
の管理が未だ不十分である。 ダイヤモンド、ｃ−ＢＮの基板表面は研磨時の油脂や金
属などの不純物が残留しており、また場合によれば薄い
酸化膜が形成されていることもある。このような表面の
汚染は種々の有機溶媒や酸を用いた基板洗浄によって大
半を除去することができるが、完全に除去することは困
難である。 ［００２０］ また基板表面には鏡面研磨時に発生した加工歪みが存在
する。さらにダイヤモンドは極めて硬いので鉄の治具で
研磨し鉄と反応させて平滑な表面を得たりする。この場
合平滑であっても表面の構造は乱れておりグラファイト
層が出来ていることもある。 このような基板上に薄膜結晶を成長させると基板上の残
留不純物の位置から異常核成長が生じたり転移が発生し
たりする。すなわち基板表面の汚染は、成長層中の欠陥
を増大させる。またこの成長層を用いてデバイスを製作
した時、その界面特性が低下する一因にもなる。加工歪
みについても同様である。したがって高品質の薄膜結晶
層を得るためには、汚染や加工歪みのない基板上に成長
させることが必要である。 ［００２１］ このようにダイヤモンド、ｃ−ＢＮ基板の最表面は種々
の不純物（油脂、Ｆｅなと）によって汚染され、加工歪
みも生じている。これらは通常の基板洗浄では完全に除
去できない。不純物でさえ基板洗浄で除去できても、洗
浄後、成長装置にセットするまでの間に再び汚染される
可能性がある。 ［００２２］ 以上のことから、ダイヤモンド、ｃ−ＢＮ基板上にダイ
ヤモンドあるいはＣ−ＢＮ薄膜を成長させる直前に、昇
温した状態で塩素又はフッ素を含む混合ガス或は窒素、
水素のプラズマを導入すれば以下の作用が生じると考え
られる。 ■基板表面の汚染、不純物が塩素又はフッ素系のガス或
は窒素、水素のプラズマにより除去される。 ■高温での塩素又はフッ素を含むガス或は窒素、水素の
プラズマを導入することにより基板表面が薄くエツチン
グされて、加工歪みが除去される。 このようにして得られた清浄な基板上に成長させること
によって、薄膜でも高品質のダイヤモンドあるいはｃ−
ＢＮ成長層を形成することができる。特に真空装置の中
でのエツチングであり、この後外部に取り出さないから
再汚染の惧れかない。 ［００２３］
相合成法によってダイヤモンドあるいはｃ−ＢＮ薄膜を
成長させる方法において、エピタキシャル膜を成長させ
る直前に基板を昇温させ、カリ塩素又はフッ素を含む混
合ガス或は窒素水素のプラズマを導入するようにしてい
る。これによって基板表面を清浄化してから、塩素又は
フッ素を含むガス或は窒素、水素のプラズマを完全に排
除し、原料ガスを導入して薄膜形成させる。これにより
高品質のエピタキシャル膜を得ることができる。 ［００１９］ この原因は以下のように考えられる。一般に基板上に薄
膜結晶を成長させる時、基板の最表面状態は成長層の膜
質に大きな影響を及ぼす。 ＳｉやＧａＡｓ基板の場合は基板技術が確立されている
ので表面状態が厳密に管理されている。しかし新しい半
導体であるダイヤモンド、ｃ−ＢＮ基板については表面
の管理が未だ不十分である。 ダイヤモンド、ｃ−ＢＮの基板表面は研磨時の油脂や金
属などの不純物が残留しており、また場合によれば薄い
酸化膜が形成されていることもある。このような表面の
汚染は種々の有機溶媒や酸を用いた基板洗浄によって大
半を除去することができるが、完全に除去することは困
難である。 ［００２０］ また基板表面には鏡面研磨時に発生した加工歪みが存在
する。さらにダイヤモンドは極めて硬いので鉄の治具で
研磨し鉄と反応させて平滑な表面を得たりする。この場
合平滑であっても表面の構造は乱れておりグラファイト
層が出来ていることもある。 このような基板上に薄膜結晶を成長させると基板上の残
留不純物の位置から異常核成長が生じたり転移が発生し
たりする。すなわち基板表面の汚染は、成長層中の欠陥
を増大させる。またこの成長層を用いてデバイスを製作
した時、その界面特性が低下する一因にもなる。加工歪
みについても同様である。したがって高品質の薄膜結晶
層を得るためには、汚染や加工歪みのない基板上に成長
させることが必要である。 ［００２１］ このようにダイヤモンド、ｃ−ＢＮ基板の最表面は種々
の不純物（油脂、Ｆｅなと）によって汚染され、加工歪
みも生じている。これらは通常の基板洗浄では完全に除
去できない。不純物でさえ基板洗浄で除去できても、洗
浄後、成長装置にセットするまでの間に再び汚染される
可能性がある。 ［００２２］ 以上のことから、ダイヤモンド、ｃ−ＢＮ基板上にダイ
ヤモンドあるいはＣ−ＢＮ薄膜を成長させる直前に、昇
温した状態で塩素又はフッ素を含む混合ガス或は窒素、
水素のプラズマを導入すれば以下の作用が生じると考え
られる。 ■基板表面の汚染、不純物が塩素又はフッ素系のガス或
は窒素、水素のプラズマにより除去される。 ■高温での塩素又はフッ素を含むガス或は窒素、水素の
プラズマを導入することにより基板表面が薄くエツチン
グされて、加工歪みが除去される。 このようにして得られた清浄な基板上に成長させること
によって、薄膜でも高品質のダイヤモンドあるいはｃ−
ＢＮ成長層を形成することができる。特に真空装置の中
でのエツチングであり、この後外部に取り出さないから
再汚染の惧れかない。 ［００２３］
以下、本発明の実施例を述べる。塩素ガスによる場合、
フッ素ガスによる場合水素プラズマによる場合、窒素プ
ラズマによる場合などに分けて説明する。 ［実施例■ 塩素ガスによる前処理の場合］使用した基
板は高圧合成■ｂ壓ダイヤモンド基板と、高圧合成アン
ドープＣ−ＢＮ基板である。これら基板の上にダイヤモ
ンド薄膜を成長させる。 ダイヤモンド、ｃ−ＢＮ基板は成長室にセットする前に
有機溶媒による超音波洗浄とフッ硝酸、王水による処理
を行った後、超純水でリンスした。塩素を含むガスとし
てここではＨＣＩガスを用いて基板の清浄化処理を行っ
た。 ［００２４］ ダイヤモンド薄膜成長前のＨＣＩ処理は下記の条件で行
った。 ガス流量；ＨＣ１＝ ５ｓｅｃｍ Ｈ２＝３００ＳＣＣｍ 圧力 ： １２Ｔｏｒｒ 処理温度：室温〜１０００℃ 処理時間：１０分 ［００２５］ こうして処理した基板を大気にさらすことなく温度も高
温に保持したままこの上にダイヤモンド薄膜を成長させ
る。ダイヤモンド薄膜はＣＨ４＋Ｈ２系を原料ガスとし
たマイクロ波プラズマＣ・ＶＤ法により形成した。成長
プログラムは図１の通りである。また成長条件は下記の
通りである。 原料ガス：ＣＨＨ、（ＣＨ４＋Ｈ２＝６％）４゛２ 成長圧カニ ４０Ｔｏｒｒ 基板温度：８５０℃ マイクロ波電カニ４００Ｗ 上記はアンドープのダイヤモンドを成長させる時の原料
ガスである。ｐ型ダイヤモンド薄膜を形成する時は、さ
らにＢ２ Ｈ６を導入する（Ｂ２Ｈ６／ＣＨ４−５０ｐ
ｐｍ）。 ［００２６］ （１）ＨＣＩ処理温度依存性 この実施例ではダイヤモンド成長前に基板を塩素ガスで
清浄化することに特徴があるがこの効果を確かめるため
にダイヤモンド成長層のエッチピットの数を調べた。Ｈ
ＣＩ処理を行う温度を室温〜１０００℃まで変化させた
時のダイヤモンド成長層のエッチ・ピット密度の依存性
を図３に示す。この時のダイヤモンド成長層はアンドー
プ膜（膜厚的２μｍ）、面方位（１００）である。成長
層のエラ横軸は処理温度、縦軸はエッチピット密度（ｃ
ｍ−２）である。・はｃ−ＢＮ基板、○はダイヤモンド
基板上に、ダイヤモンド薄膜を成長させたものである。 左端にＨＣＩ処理無しのものを示す。 ［００２７］ ｃ−ＢＮ基板の場合、ＨＣＩ処理をしない時エッチピッ
ト密度は１０８ｃｍ−″２２程である力へ８００℃以上
でＨＣＩ処理をすると１０７ｃｍ−２程度に低減する。 ダイヤモンド基板の場合、ＨＣＩ処理をしない時エッチ
ピット密度は５×１０程度に低減する。６００℃〜８０
０℃でも効果がある。 このように、６００℃〜８００℃以上の温度でＨＣＩ処
理を行うことにより、成長層のエッチピット密度を低減
できる。ダイヤモンド基板、ｃ−ＢＮ基板どちらの場合
も、８００℃以上のＨＣＩ処理によってＨＣＩ処理無し
の場合（図３の左端に表示）に比べて１／２〜１／１０
という小さいエッチ・ピット密度が得られる。 これは高温でのＨＣＩ処理が、ダイヤモンド成長層の結
晶性改善に有効であることを示している。結晶性が良け
れば欠陥によるキャリヤの散乱が減るので、キャリヤ移
動度も大きくなるはずである。実際にこれを確かめてみ
た。 ［００２８］ （２）ＨＣＩ処理の有無による成長層の移動度の膜厚依
存性温度９００℃でＨＣＩ処理を１０分間行った場合と
、ＨＣＩ処理を行わなかった場合について膜厚の違うボ
ロン・ドープｐ型（ｐ＝５〜３ ｏｘ １０１４ｃｍ−
３）成長層のホール移動度を測定した。基板はダイヤモ
ンドで、成長層もダイヤモンドである。ホール移動度測
定結果を図４に示す。横軸は膜厚（μｍ） 縦軸はホー
ル移動度（ｃｍ２／Ｖｓｅｃ）である。○はＨＣＩ処理
あり、・はＨＣＩ処理無しのデータである。 ＨＣＩ処理ありの場合の方がホール移動度が大きいとい
うことが分かる。ＨＣ１処理したもツバ膜厚が２〜３μ
ｍで１８０〜２０００ｍ２／ｖｓｅｃである。ＨＣＩ処
理しないものは同じ厚みで１２０〜１５０ｃｍ２／Ｖｓ
ｅｃであった。 ［００２９］ このように膜厚が厚い場合もＨＣＩ処理をしたものの方
が移動度が太きい。しかし差が最も強く現れるのは膜厚
が小さい場合である。ＨＣＩ処理無しの場合には成長層
の膜厚が薄くなると、移動度が急激に低下する。これは
基板と薄膜の境界にある欠陥の影響が強く現れるからで
ある。しかし、ＨＣＩ処理を行った場合には、移動度の
膜厚依存性が小さく、０．２〜０．５μｍという薄膜で
も、１３０〜１６０ｃｍ２／ｖ−ｓｅｅの移動度が得ら
れている。これはＨＣＩ処理無しの場合に比べて２〜３
倍の値である。 このデータはダイヤモンド基板を用いた場合の結果であ
るが、ｃ−ＢＮ基板を用いた場合も同様の傾向が見られ
た。 ［００３０１ この実施例■の方法で作製した薄膜の電気的特性を調べ
るために、膜厚１μｍの試料について図５に示す構造の
ショットキーダイオードを作製した。ダイヤモンド基板
１の上にｐ型ダイヤモンド成長層２を形成している。こ
の上にさらに電極３．４を設げる。オーミック電極４は
Ｔｉ、ショットキー電極３はＷを材料としそれぞれ真空
蒸着法により形成している。ショトキ−電極とｐ型ダイ
ヤモンド成長層の間にダイオードが形成される。 ［００３１］ ダイオードの特性はクォリティファクタ、逆バイアス時
のリーク電流によって評価できる。ダイオードの電流工
を表現する式の自然対数の底ｅの指数中に、（ｑＶ／ｎ
ｋＴ）という係数が含まれる。ｑは電荷素置、Ｖはｐｎ
接合に掛かる電圧、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度
である。このｎがクォリティファクタである。ｎ＝１が
理想的なダイオード特性である。ｎが太きいと同じ電圧
に対して順方向電流が小さくなる。逆バイアス時のリー
ク電流は小さい方が望ましい。これは言うまでもないこ
とである。基板をＨＣＩ処理したものとしなかったもの
について、ショットキーダイオードのクォリティファク
タ（ｎ値）と、逆バイアス５０Ｖ時のリーク電流値を測
定した。その結果を表１に示す。 ［００３２］
フッ素ガスによる場合水素プラズマによる場合、窒素プ
ラズマによる場合などに分けて説明する。 ［実施例■ 塩素ガスによる前処理の場合］使用した基
板は高圧合成■ｂ壓ダイヤモンド基板と、高圧合成アン
ドープＣ−ＢＮ基板である。これら基板の上にダイヤモ
ンド薄膜を成長させる。 ダイヤモンド、ｃ−ＢＮ基板は成長室にセットする前に
有機溶媒による超音波洗浄とフッ硝酸、王水による処理
を行った後、超純水でリンスした。塩素を含むガスとし
てここではＨＣＩガスを用いて基板の清浄化処理を行っ
た。 ［００２４］ ダイヤモンド薄膜成長前のＨＣＩ処理は下記の条件で行
った。 ガス流量；ＨＣ１＝ ５ｓｅｃｍ Ｈ２＝３００ＳＣＣｍ 圧力 ： １２Ｔｏｒｒ 処理温度：室温〜１０００℃ 処理時間：１０分 ［００２５］ こうして処理した基板を大気にさらすことなく温度も高
温に保持したままこの上にダイヤモンド薄膜を成長させ
る。ダイヤモンド薄膜はＣＨ４＋Ｈ２系を原料ガスとし
たマイクロ波プラズマＣ・ＶＤ法により形成した。成長
プログラムは図１の通りである。また成長条件は下記の
通りである。 原料ガス：ＣＨＨ、（ＣＨ４＋Ｈ２＝６％）４゛２ 成長圧カニ ４０Ｔｏｒｒ 基板温度：８５０℃ マイクロ波電カニ４００Ｗ 上記はアンドープのダイヤモンドを成長させる時の原料
ガスである。ｐ型ダイヤモンド薄膜を形成する時は、さ
らにＢ２ Ｈ６を導入する（Ｂ２Ｈ６／ＣＨ４−５０ｐ
ｐｍ）。 ［００２６］ （１）ＨＣＩ処理温度依存性 この実施例ではダイヤモンド成長前に基板を塩素ガスで
清浄化することに特徴があるがこの効果を確かめるため
にダイヤモンド成長層のエッチピットの数を調べた。Ｈ
ＣＩ処理を行う温度を室温〜１０００℃まで変化させた
時のダイヤモンド成長層のエッチ・ピット密度の依存性
を図３に示す。この時のダイヤモンド成長層はアンドー
プ膜（膜厚的２μｍ）、面方位（１００）である。成長
層のエラ横軸は処理温度、縦軸はエッチピット密度（ｃ
ｍ−２）である。・はｃ−ＢＮ基板、○はダイヤモンド
基板上に、ダイヤモンド薄膜を成長させたものである。 左端にＨＣＩ処理無しのものを示す。 ［００２７］ ｃ−ＢＮ基板の場合、ＨＣＩ処理をしない時エッチピッ
ト密度は１０８ｃｍ−″２２程である力へ８００℃以上
でＨＣＩ処理をすると１０７ｃｍ−２程度に低減する。 ダイヤモンド基板の場合、ＨＣＩ処理をしない時エッチ
ピット密度は５×１０程度に低減する。６００℃〜８０
０℃でも効果がある。 このように、６００℃〜８００℃以上の温度でＨＣＩ処
理を行うことにより、成長層のエッチピット密度を低減
できる。ダイヤモンド基板、ｃ−ＢＮ基板どちらの場合
も、８００℃以上のＨＣＩ処理によってＨＣＩ処理無し
の場合（図３の左端に表示）に比べて１／２〜１／１０
という小さいエッチ・ピット密度が得られる。 これは高温でのＨＣＩ処理が、ダイヤモンド成長層の結
晶性改善に有効であることを示している。結晶性が良け
れば欠陥によるキャリヤの散乱が減るので、キャリヤ移
動度も大きくなるはずである。実際にこれを確かめてみ
た。 ［００２８］ （２）ＨＣＩ処理の有無による成長層の移動度の膜厚依
存性温度９００℃でＨＣＩ処理を１０分間行った場合と
、ＨＣＩ処理を行わなかった場合について膜厚の違うボ
ロン・ドープｐ型（ｐ＝５〜３ ｏｘ １０１４ｃｍ−
３）成長層のホール移動度を測定した。基板はダイヤモ
ンドで、成長層もダイヤモンドである。ホール移動度測
定結果を図４に示す。横軸は膜厚（μｍ） 縦軸はホー
ル移動度（ｃｍ２／Ｖｓｅｃ）である。○はＨＣＩ処理
あり、・はＨＣＩ処理無しのデータである。 ＨＣＩ処理ありの場合の方がホール移動度が大きいとい
うことが分かる。ＨＣ１処理したもツバ膜厚が２〜３μ
ｍで１８０〜２０００ｍ２／ｖｓｅｃである。ＨＣＩ処
理しないものは同じ厚みで１２０〜１５０ｃｍ２／Ｖｓ
ｅｃであった。 ［００２９］ このように膜厚が厚い場合もＨＣＩ処理をしたものの方
が移動度が太きい。しかし差が最も強く現れるのは膜厚
が小さい場合である。ＨＣＩ処理無しの場合には成長層
の膜厚が薄くなると、移動度が急激に低下する。これは
基板と薄膜の境界にある欠陥の影響が強く現れるからで
ある。しかし、ＨＣＩ処理を行った場合には、移動度の
膜厚依存性が小さく、０．２〜０．５μｍという薄膜で
も、１３０〜１６０ｃｍ２／ｖ−ｓｅｅの移動度が得ら
れている。これはＨＣＩ処理無しの場合に比べて２〜３
倍の値である。 このデータはダイヤモンド基板を用いた場合の結果であ
るが、ｃ−ＢＮ基板を用いた場合も同様の傾向が見られ
た。 ［００３０１ この実施例■の方法で作製した薄膜の電気的特性を調べ
るために、膜厚１μｍの試料について図５に示す構造の
ショットキーダイオードを作製した。ダイヤモンド基板
１の上にｐ型ダイヤモンド成長層２を形成している。こ
の上にさらに電極３．４を設げる。オーミック電極４は
Ｔｉ、ショットキー電極３はＷを材料としそれぞれ真空
蒸着法により形成している。ショトキ−電極とｐ型ダイ
ヤモンド成長層の間にダイオードが形成される。 ［００３１］ ダイオードの特性はクォリティファクタ、逆バイアス時
のリーク電流によって評価できる。ダイオードの電流工
を表現する式の自然対数の底ｅの指数中に、（ｑＶ／ｎ
ｋＴ）という係数が含まれる。ｑは電荷素置、Ｖはｐｎ
接合に掛かる電圧、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度
である。このｎがクォリティファクタである。ｎ＝１が
理想的なダイオード特性である。ｎが太きいと同じ電圧
に対して順方向電流が小さくなる。逆バイアス時のリー
ク電流は小さい方が望ましい。これは言うまでもないこ
とである。基板をＨＣＩ処理したものとしなかったもの
について、ショットキーダイオードのクォリティファク
タ（ｎ値）と、逆バイアス５０Ｖ時のリーク電流値を測
定した。その結果を表１に示す。 ［００３２］
【表１】
［００３３］
上表から分かるように、ＨＣＩ処理を行うことによって
ダイヤモンド成長層の結晶性が向上し、ｎ値、リーク電
流の小さい良好なショットキーダイオードが得られる。 ［００３４］ （３）前処理に用いるガス依存性 実施例■は塩素を含むガスによって基板を前処理すると
いうところに特徴がある。しかし塩素を含むガスと言っ
てもＨＣＩ、Ｃ１２、ＣＣｌ４等いろいろある。これら
ガスによって基板処理の効果が違う。これについても調
べた。 塩素を含む様々なガス、温度、圧力で前処理を行った後
、前記実施例と同じ条件で膜厚１μｍのＢドープｐ型ダ
イヤモンド薄膜をエピタキシャル成長させた。 前処理時間はいずれの場合も１０分である。あるものに
ついてはマイクロ波プラズマを印加しあるものは印加し
なかった。マイクロ波プラズマの影響をも知るためであ
る。その成長層のホール測定の結果を表２に示す。 ［００３５］
ダイヤモンド成長層の結晶性が向上し、ｎ値、リーク電
流の小さい良好なショットキーダイオードが得られる。 ［００３４］ （３）前処理に用いるガス依存性 実施例■は塩素を含むガスによって基板を前処理すると
いうところに特徴がある。しかし塩素を含むガスと言っ
てもＨＣＩ、Ｃ１２、ＣＣｌ４等いろいろある。これら
ガスによって基板処理の効果が違う。これについても調
べた。 塩素を含む様々なガス、温度、圧力で前処理を行った後
、前記実施例と同じ条件で膜厚１μｍのＢドープｐ型ダ
イヤモンド薄膜をエピタキシャル成長させた。 前処理時間はいずれの場合も１０分である。あるものに
ついてはマイクロ波プラズマを印加しあるものは印加し
なかった。マイクロ波プラズマの影響をも知るためであ
る。その成長層のホール測定の結果を表２に示す。 ［００３５］
【表２】
塩素を含む種々のガスによる前処理条件と薄膜中のホー
ル移動度［００３６］ に於いても適切な条件で前処理することによってエピタ
キシャル成長層のホール密度、移動度を向上させること
ができる。 またマイクロ波プラズマが存在してもしなくても同様に
効果があるということが分かる。さらに前処理無しの場
合はホール移動度が低いだけでなく、ホール密度自体も
低くなる。 本実施例ではダイヤモンド薄膜成長の場合を中心に述べ
た。しかし本発明の前処理は、ｃ−ＢＮの薄膜成長の場
合も、ダイヤモンド成長の場合と同様に成長層の膜質改
善に有効である。 ［００３７］ ［実施例■ フッ素ガスによる前処理の場合］使用した
基板は、実施例■と同じく高圧合成Ｉｂ型ダイヤモンド
基板と、高圧合成アンドーフｃ−ＢＮ基板である。これ
ら基板に上にダイヤモンド薄膜を成長させる。前処理、
エピタキシャル成長の条件は実施例■とほぼ同じにしで
ある。 ダイヤモンド、ｃ−ＢＮ基板は成長室にセットする前に
有機溶媒による超音波洗浄とフッ硝酸、王水による処理
を行った後、超純水でリンスした。このような処理も実
施例■と同じである。フッ素を含むガスとしてここでは
ＨＦガスを用いて基板の清浄化処理を行った。 ［００３８］ ダイヤモンド薄膜成長前のＨＦ処理は下記の条件で行っ
た。 ガス流量：ＨＦ＝ ５ｓｅｃｍ Ｈ２＝３００ｓｅｃｍ 圧力 ： １２Ｔｏｒｒ 処理温度：室温〜１０００℃ 処理時間：１０分 ［００３９］ こうして処理した基板を大気にさらすことなく温度も高
温に保持したままこの上にダイヤモンド薄膜を成長させ
る。ダイヤモンド薄膜はＣＨ４＋Ｈ２系を原料ガスとし
たマイクロ波プラズマＣＶＤ法により形成した。成長プ
ログラムは図１の通りである。また成長条件は下記の通
りである。 原料ガス：ＣＨＨ、（ＣＨ４／Ｈ２＝６％）４゛２ 成長圧カニ ４０Ｔｏｒｒ 基板温度：８５０℃ マイクロ波型カニ４００Ｗ 上記はアンドープのダイヤモンドを成長させる時の原料
ガスである。既に述べたように、ｐ型ダイヤモンド薄膜
を形成する時は、さらにＢ２ Ｈ６を導入する（Ｂ２Ｈ
６／ＣＨ４−５０ｐｐｍ）。 ［００４０１ （１）ＨＦ処理温度依存性 この実施例■ではダイヤモンド成長前に基板をフッ素ガ
スで清浄化することに特徴があるがこの効果を確かめる
ためにダイヤモンド成長層のエッチピットの数を調べた
。ＨＦ処理を行う温度を室温〜１０００℃まで変化させ
た時のダイヤモンド成長層のエッチ・ピット密度の依存
性を図６に示す。この時のダイヤモンド成長層はアンド
ープ膜（膜厚的２μｍ） 面方位（１００）である。成
長層のニ横軸は処理温度、縦軸はエッチピット密度（ｃ
ｍ”）である。・はｃ−ＢＮ基板、○はダイヤモンド基
板上に、ダイヤモンド薄膜を成長させたものである。左
端にＨＦ処理無しのものを示す。 ［００４１］ ｃ−ＢＮ基板の場合、ＨＦ処理をしない時エッチピット
密度は１０８ｃｍ−２程度であるが、８００℃以上でＨ
Ｆ処理をすると１０７ｃｍ−２以下に低減する。ダイヤ
モンド基板の場合、ＨＦ処理をしない時エッチピット密
度は５×１０６ｃｍ−２程度であるが、８００℃以上で
ＨＦ処理すると２〜４×１０５ｃｍ−２程度に低減する
。６００℃〜８００℃でも効果がある。 このように、６００℃〜８００℃以上の温度でＨＦ処理
を行うことにより、成長層のエッチピット密度を低減で
きる。ダイヤモンド基板、ｃ−ＢＮ基板どちらの場合も
、８００℃以上のＨＦ処理によってＨＦ処理無しの場合
（図６の左端に表示）ニ比へて１１５〜１／１０以下と
いう小さいエッチ・ピット密度が得られる。 これは高温でのＨＦ処理が、ダイヤモンド成長層の結晶
性改善に有効であることを示している。結晶性が良けれ
ば欠陥によるキャリヤの散乱が減るので、キャリヤ移動
度も大きくなるはずである。実際にこれを確かめてみた
。 ［００４２］ （２）ＨＦ処理の有無による成長層の移動度の膜厚依存
性長層のホール移動度を測定した。基板はダイヤモンド
で、成長層もダイヤモンドである。ホール移動度測定結
果を図７に示す。横軸は膜厚（μｍ）、縦軸はホール移
動度（０ｍ２／Ｖｓｅｃ）である。○はＨＦ処理あり、
・はＨＦ処理無しのデータであ処理したものは膜厚が２
〜３μｍで２００〜２１０ｃｍ２／Ｖｓｅｃである。Ｈ
Ｆ処理しないものは同じ厚みで１２０〜１４０ｃｍ２／
Ｖｓｅｃであった。 ［００４３］ このように膜厚が厚い場合もＨＦ処理をしたものの方が
移動度が大きい。しかし実施例■と同じく差が最も強く
現れるのは膜厚が小さい場合である。ＨＦ処理無しの場
合には成長層の膜厚が薄くなると、移動度が急激に低下
する。これは基板と薄膜の境界にある欠陥の影響が強く
現れるからである。しかし、ＨＦ処理を行った場合には
、移動度の膜厚依存性が小さく、０．２〜０．５μｍと
いう薄膜でも、１５０〜１７０ｃｍ２／ｖ・ｓｅｅの移
動度が得られている。これはＨＦ処理無しの場合に比べ
て３〜４倍の値である。 このデータはダイヤモンド基板を用いた場合の結果であ
る力板ｃ−ＢＮ基板を用いた場合も同様の傾向が見られ
た。 ［００４４］ この実施例■の方法で作製した薄膜の電気的特性を調べ
るために、膜厚１μｍの試料について実施例■と同じよ
うに図５に示す構造のショットキーダイオードを作製し
た。ダイヤモンド基板１の上にｐ型ダイヤモンド成長層
２を形成し、この上にさらにＷのショトキ−電極３、Ｔ
ｉのオーミック電極４を設けている。 ［００４５］ ダイオードの特性は既に述べたように、クォリティファ
クタ、逆バイアス時のリーク電流によって評価できる。 基板をＨＦ処理したものとしなかったものについて、シ
ョットキーダイオードのクォリティファクタ（ｎ値）と
、逆バイアス５０ｖ時のリーク電流値を測定した。その
結果を表３に示す。 ［００４６］
ル移動度［００３６］ に於いても適切な条件で前処理することによってエピタ
キシャル成長層のホール密度、移動度を向上させること
ができる。 またマイクロ波プラズマが存在してもしなくても同様に
効果があるということが分かる。さらに前処理無しの場
合はホール移動度が低いだけでなく、ホール密度自体も
低くなる。 本実施例ではダイヤモンド薄膜成長の場合を中心に述べ
た。しかし本発明の前処理は、ｃ−ＢＮの薄膜成長の場
合も、ダイヤモンド成長の場合と同様に成長層の膜質改
善に有効である。 ［００３７］ ［実施例■ フッ素ガスによる前処理の場合］使用した
基板は、実施例■と同じく高圧合成Ｉｂ型ダイヤモンド
基板と、高圧合成アンドーフｃ−ＢＮ基板である。これ
ら基板に上にダイヤモンド薄膜を成長させる。前処理、
エピタキシャル成長の条件は実施例■とほぼ同じにしで
ある。 ダイヤモンド、ｃ−ＢＮ基板は成長室にセットする前に
有機溶媒による超音波洗浄とフッ硝酸、王水による処理
を行った後、超純水でリンスした。このような処理も実
施例■と同じである。フッ素を含むガスとしてここでは
ＨＦガスを用いて基板の清浄化処理を行った。 ［００３８］ ダイヤモンド薄膜成長前のＨＦ処理は下記の条件で行っ
た。 ガス流量：ＨＦ＝ ５ｓｅｃｍ Ｈ２＝３００ｓｅｃｍ 圧力 ： １２Ｔｏｒｒ 処理温度：室温〜１０００℃ 処理時間：１０分 ［００３９］ こうして処理した基板を大気にさらすことなく温度も高
温に保持したままこの上にダイヤモンド薄膜を成長させ
る。ダイヤモンド薄膜はＣＨ４＋Ｈ２系を原料ガスとし
たマイクロ波プラズマＣＶＤ法により形成した。成長プ
ログラムは図１の通りである。また成長条件は下記の通
りである。 原料ガス：ＣＨＨ、（ＣＨ４／Ｈ２＝６％）４゛２ 成長圧カニ ４０Ｔｏｒｒ 基板温度：８５０℃ マイクロ波型カニ４００Ｗ 上記はアンドープのダイヤモンドを成長させる時の原料
ガスである。既に述べたように、ｐ型ダイヤモンド薄膜
を形成する時は、さらにＢ２ Ｈ６を導入する（Ｂ２Ｈ
６／ＣＨ４−５０ｐｐｍ）。 ［００４０１ （１）ＨＦ処理温度依存性 この実施例■ではダイヤモンド成長前に基板をフッ素ガ
スで清浄化することに特徴があるがこの効果を確かめる
ためにダイヤモンド成長層のエッチピットの数を調べた
。ＨＦ処理を行う温度を室温〜１０００℃まで変化させ
た時のダイヤモンド成長層のエッチ・ピット密度の依存
性を図６に示す。この時のダイヤモンド成長層はアンド
ープ膜（膜厚的２μｍ） 面方位（１００）である。成
長層のニ横軸は処理温度、縦軸はエッチピット密度（ｃ
ｍ”）である。・はｃ−ＢＮ基板、○はダイヤモンド基
板上に、ダイヤモンド薄膜を成長させたものである。左
端にＨＦ処理無しのものを示す。 ［００４１］ ｃ−ＢＮ基板の場合、ＨＦ処理をしない時エッチピット
密度は１０８ｃｍ−２程度であるが、８００℃以上でＨ
Ｆ処理をすると１０７ｃｍ−２以下に低減する。ダイヤ
モンド基板の場合、ＨＦ処理をしない時エッチピット密
度は５×１０６ｃｍ−２程度であるが、８００℃以上で
ＨＦ処理すると２〜４×１０５ｃｍ−２程度に低減する
。６００℃〜８００℃でも効果がある。 このように、６００℃〜８００℃以上の温度でＨＦ処理
を行うことにより、成長層のエッチピット密度を低減で
きる。ダイヤモンド基板、ｃ−ＢＮ基板どちらの場合も
、８００℃以上のＨＦ処理によってＨＦ処理無しの場合
（図６の左端に表示）ニ比へて１１５〜１／１０以下と
いう小さいエッチ・ピット密度が得られる。 これは高温でのＨＦ処理が、ダイヤモンド成長層の結晶
性改善に有効であることを示している。結晶性が良けれ
ば欠陥によるキャリヤの散乱が減るので、キャリヤ移動
度も大きくなるはずである。実際にこれを確かめてみた
。 ［００４２］ （２）ＨＦ処理の有無による成長層の移動度の膜厚依存
性長層のホール移動度を測定した。基板はダイヤモンド
で、成長層もダイヤモンドである。ホール移動度測定結
果を図７に示す。横軸は膜厚（μｍ）、縦軸はホール移
動度（０ｍ２／Ｖｓｅｃ）である。○はＨＦ処理あり、
・はＨＦ処理無しのデータであ処理したものは膜厚が２
〜３μｍで２００〜２１０ｃｍ２／Ｖｓｅｃである。Ｈ
Ｆ処理しないものは同じ厚みで１２０〜１４０ｃｍ２／
Ｖｓｅｃであった。 ［００４３］ このように膜厚が厚い場合もＨＦ処理をしたものの方が
移動度が大きい。しかし実施例■と同じく差が最も強く
現れるのは膜厚が小さい場合である。ＨＦ処理無しの場
合には成長層の膜厚が薄くなると、移動度が急激に低下
する。これは基板と薄膜の境界にある欠陥の影響が強く
現れるからである。しかし、ＨＦ処理を行った場合には
、移動度の膜厚依存性が小さく、０．２〜０．５μｍと
いう薄膜でも、１５０〜１７０ｃｍ２／ｖ・ｓｅｅの移
動度が得られている。これはＨＦ処理無しの場合に比べ
て３〜４倍の値である。 このデータはダイヤモンド基板を用いた場合の結果であ
る力板ｃ−ＢＮ基板を用いた場合も同様の傾向が見られ
た。 ［００４４］ この実施例■の方法で作製した薄膜の電気的特性を調べ
るために、膜厚１μｍの試料について実施例■と同じよ
うに図５に示す構造のショットキーダイオードを作製し
た。ダイヤモンド基板１の上にｐ型ダイヤモンド成長層
２を形成し、この上にさらにＷのショトキ−電極３、Ｔ
ｉのオーミック電極４を設けている。 ［００４５］ ダイオードの特性は既に述べたように、クォリティファ
クタ、逆バイアス時のリーク電流によって評価できる。 基板をＨＦ処理したものとしなかったものについて、シ
ョットキーダイオードのクォリティファクタ（ｎ値）と
、逆バイアス５０ｖ時のリーク電流値を測定した。その
結果を表３に示す。 ［００４６］
【表３】
［００４７］
上表から分かるように、ＨＦ処理を行うことによってダ
イヤモンド成長層の結晶性が向上し、ｎ値、リーク電流
の小さい良好なショットキーダイオードが得られる。 ［００４８］ （３）前処理に用いるガス依存性 実施例■はフッ素を含むガスによって基板を前処理する
というところに特徴がある。しかしフッ素を含むガスと
言ってもＨＦ、Ｆ 、ＣＦ４等いろいろある。 これらガスによって基板処理の効果が違う。これについ
ても調べた。 フッ素を含む様々なガス、温度、圧力で前処理を行った
後、前記実施例と同じ条件で膜厚１μｍのＢドープｐ型
ダイヤモンド薄膜をエピタキシャル成長させた。前処理
時間はいずれの場合も１０分である。あるものについて
はマイクロ波プラズマを印加しあるものは印加しなかっ
た。マイクロ波プラズマの影響をも知るためである。そ
の成長層のホール測定の結果を表４に示す。 ［００４９］ ［００５０１ 表４かられかるように、ＨＦだけでなく、Ｆ ＋Ｈ、Ｃ
Ｆ４＋Ｈ２系に於υ）でも適切な条件で前処理すること
によってエピタキシャル成長層のホール密度、移動度を
向上させることができる。またマイクロ波プラズマが存
在してもしなくても同様に効果があるということが分か
る。さらに前処理無しの場合はホール移動度が低いだけ
でなく、ホール密度自体も低くなる。 本実施例ではダイヤモンド薄膜成長の場合を中心に述べ
た。しかし本発明の前処理は、ｃ−ＢＮの薄膜成長の場
合も、ダイヤモンド成長の場合と同様に成長層の膜質改
善に有効である。 ［００５１］ ［実施例■ 窒素または水素プラズマ処理］次に、ダイ
ヤモンド薄膜成長の場合を中心に、窒素又は水素プラズ
マ処理をする場合の実施例を述べる。使用した基板は高
圧合成アンドープｃ−ＢＮ基板である。これをこの実施
例■の方法に従い窒素又は水素プラズマで前処理してか
らこ料ガスとしたマイクロ波プラズマＣＶＤ法により形
成した。実施例■、■と同じく成長プログラムは図１の
通りである。 ［００５２］ ｃ−ＢＮ基板は成長室にセットする前に有機溶媒による
超音波洗浄とフッ硝酸王水による処理を行った後、超純
水でリンスした。これをマイクロ波プラズマ成長装置の
サセプタにセットする。真空チャンバを閉じて真空に引
きＨ２ガスを流しながらマイクロ波プラズマによって基
板を加熱する。成長温度より少し高い温度に保ってマイ
クロ波プラズマによる処理を行う。このプラズマ処理は
真空チャンバ内のダイヤモンドを成長させるのと同じ空
間でＨ，Ｎ、Ａｒ、０２ガスの何れか１種の或は２種の
ガスのマイクロ波プラズマを生成して行った。主なプラ
ズマ処理条件は下記の通りである。 プラズマ処理条件 ガス流量（Ｈ，Ｎ、Ａｒ、０２）：５０〜３００ＳＣＣ
ｍ圧力 ：１〜４０Ｔ
ｏｒｒマイクロ波パワー ：５０〜
８００Ｗ処理時間 ：１０〜
６０分ヒータによる基板加熱は特に行っていないが、マ
イクロ波プラズマにより基板温度は３００〜１２００℃
程度まで上昇している。 ［００５３］ プラズマ処理の後、同じ真空チャンバ内で温度を下げる
ことなくｃ−ＢＮ基板の上に、ダイヤモンド薄膜の成長
を行った。成長条件は下記のとおりである。 原料ガス ゛ ：ＣＨ、Ｈ（ＣＨ４／Ｈ２
＝６％）成長圧力 ：４０Ｔｏｒｒ基板
温度 ：８５０℃ マイクロ波電力 ：４００Ｗ ｐ型ダイヤモンド薄膜を形成する時は上記原料ガスに加
えてＢ２ Ｈ６を導入した（Ｂ Ｈ／ＣＨ＝５０ｐｐ
ｍ）。 ［００５４］ Ｈ、Ｎ ガスプラズマによる基板前処理の効果を明ら
かにするため、プラズマパワー依存性、プラズマ処理に
よるキャリヤ移動度の膜厚依存性、前処理に用いるガス
依存性などについて調べた。以下順に説明する。 （１）プラズマパワー依存性 Ｈ２プラズマ処理において投入するマイクロ波パワーを
１００〜８００Ｗまで変化させた時のダイヤモンド成長
層への影響について検討した。この時のＨ２プラズマ処
理の条件を下記に示す。 Ｈ２流量 ：２００ｓｃｃｍ圧力
：４０Ｔｏｒｒ処理時間
：２０分 基板 ： ｃ−ＢＮ （１００）基
板温度はマイクロ波パワーの増大に従って上昇しマイク
ロ波パワー１００Ｗの特約５５０℃、８００Ｗの時で約
１２００℃であった。エピタキシャル成長層は膜厚約２
μｍのアンドープ・ダイヤモンド（面方位（１００））
薄膜である。 この成長層の結晶性の評価はエッチピット密度により行
った。エッチピットの形成条件は溶融ＫＮ○３ （６０
０℃）により１時間行った。 ［００５５］ マイクロ波パワーを変化させたときの成長層のエッチピ
ット密度の依存性を図８に示す。図８において横軸はプ
ラズマパワー（ｗ） 縦軸はエッチピット密度プラズ
マ処理をしない場合エッチピット密度は１０８ｃｍ−２
程度である。プラズマパワーが２００Ｗで約３Ｘ１０７
ｃｍ−２に減少する。プラズマパワーが４０７ −２
゜ ＯＷで１〜２ｘｌＯＣｍ に減少し、これが最小でこ
の後プラズマパワーが増大するとかえってエッチピット
密度は増加する。８００ｗで６×１０７ｃｍ−２になる
。図８から２００〜７００Ｗのパワーで基板をＨ２プラ
ズマ処理することにより成長層のエッチピット密度をが
なり低減できる事が分かる。 ［００５６］ ３００〜６００Ｗ程度のパワーのＨプラズマ処理によっ
てＨ２プラズマ処理無しの場合（図２に示す成長プログ
ラムのように基板温度が所望の温度まで上昇６という小
さいエッチピット密度が得られる。これはＮ２プラズマ
処理がダイヤモンド成長層の結晶性改善に有効である事
を示している。 なお、パワーが高過ぎる場合（本実施例では、ｓ ｏ
ｏｗの場合）はＮ２プラズマ処理によって基板表面に荒
れが生じるので、成長層の結晶性向上という効果は得ら
れない。 ［００５７］ （２）Ｎ２プラズマ処理の有無による成長層の移動度の
膜厚依存性。 Ｎ プラズマ処理（Ｎ２流量１０１００５ｅ、圧力３０
Ｔｏ ｒ ｒ、マイクロ波パワー４００Ｗ、処理時間１
５分）を行った場合と、Ｎ２プラズマ処理を行わなかっ
た場合について、ボロン・ドープｐ型（ｐ＝５〜３０
Ｘ １０１４ｃ ｍ’）成長層のホール移動度を種々の
膜厚について測定した。このデータはｃ−ＢＮ（１００
）基板を用いた場合のものである。 ［００５８］ その結果の膜厚依存性を図９に示す。横軸はダイヤモン
ド層の膜厚（μｍ）で縦軸はホール移動度（ａｍ ／Ｖ
−ｓｅｃ ）である。○はＮ２プラズマ処理あり、・は
プラズマ処理無しの場合の結果である。Ｎ２プラズマ処
理無しの場合には成長層の膜厚が薄くなると移動度が急
激に低下する。これは基板表面に汚れや加工歪みがあり
、これらの影響が薄膜に強く現れるからである。 ［００５９］ しかしＮ２プラズマ処理を行った場合には移動度の膜厚
依存性が小さく、０゜２〜０．５μｍという薄い薄膜で
も１２０ｃｍ２／Ｖ−ｓｅｅ程度の移動度が得られてい
る・これはＮ２プラズマ処理無しの場合に比べて３〜４
倍の値である。また２〜３μｍのより厚い膜厚の場合も
、Ｎ２プラズマ処理を行った場合の方が高い移動度が得
られている。 ［００６０］ 本実施例方法で作製したダイヤモンド薄膜の電気的特性
を調べるため、実施例■、■と同様に膜厚１μｍの試料
について図５に示す構造のショットキーダイオードを作
製した。ｃ−ＢＮ基板１の上にｐ型ダイヤモンド成長層
２を本発明方法によって形成し、その上にＷのショット
キー電極３とＴｉのオーミック電極４とを設けた。この
ショットキーダイオードのクォリティファクタ（ｎ値）
と、逆バイアス５０Ｖ時のリーク電流値を測定した。そ
の結果を表５に示す。 ［００６１］ ［００６２］ 表５かられかるように、基板にＮ２プラズマ処理を行う
ことによってダイヤモンド成長層の結晶性が向上し、ｎ
値とリーク電流の小さい良好なショットキーダイオード
が得られる。 ［００６３］ （３）前処理に用いるガス依存性 基板の表面処理に種々のガスのプラズマを用いた場合の
効果について検討した。様々なガス、マイクロ波パワー
、圧力で前処理（２０分）を行った後、前記実施例と同
じ条件で膜厚１μｍのＢドープｐ型ダイヤモンド薄膜を
エピタキシャル成長させた。こうして作ったダイヤモン
ド成長層のホール密度、移動度の測定の結果を表６に示
す。 ［００６４］ ［００６５］ 表６かられかるように、Ｎ２、Ｎ２プラズマで前処理を
行った場合は、前処理を行わない場合や、Ａｒ、０２プ
ラズマで前処理を行った場合に比べてエピタキシャル成
長層のホール密度が高く、ホール移動度も大きい。つま
り半導体素子に加工した時より高速でより大電流を流し
うる素子とすることができる。またＨ２＋Ｎ２プラズマ
、Ｎ２ ＋Ａｒプラズマ等でも同様の効果が得られる。 なお本実施例■でもダイヤモンド薄膜成長の場合を中心
に述べたが、ｃ−ＢＮ薄膜成長の場合も同様に実施例■
の前処理は、成長層の膜質改善に有効である。 ［００６６］
イヤモンド成長層の結晶性が向上し、ｎ値、リーク電流
の小さい良好なショットキーダイオードが得られる。 ［００４８］ （３）前処理に用いるガス依存性 実施例■はフッ素を含むガスによって基板を前処理する
というところに特徴がある。しかしフッ素を含むガスと
言ってもＨＦ、Ｆ 、ＣＦ４等いろいろある。 これらガスによって基板処理の効果が違う。これについ
ても調べた。 フッ素を含む様々なガス、温度、圧力で前処理を行った
後、前記実施例と同じ条件で膜厚１μｍのＢドープｐ型
ダイヤモンド薄膜をエピタキシャル成長させた。前処理
時間はいずれの場合も１０分である。あるものについて
はマイクロ波プラズマを印加しあるものは印加しなかっ
た。マイクロ波プラズマの影響をも知るためである。そ
の成長層のホール測定の結果を表４に示す。 ［００４９］ ［００５０１ 表４かられかるように、ＨＦだけでなく、Ｆ ＋Ｈ、Ｃ
Ｆ４＋Ｈ２系に於υ）でも適切な条件で前処理すること
によってエピタキシャル成長層のホール密度、移動度を
向上させることができる。またマイクロ波プラズマが存
在してもしなくても同様に効果があるということが分か
る。さらに前処理無しの場合はホール移動度が低いだけ
でなく、ホール密度自体も低くなる。 本実施例ではダイヤモンド薄膜成長の場合を中心に述べ
た。しかし本発明の前処理は、ｃ−ＢＮの薄膜成長の場
合も、ダイヤモンド成長の場合と同様に成長層の膜質改
善に有効である。 ［００５１］ ［実施例■ 窒素または水素プラズマ処理］次に、ダイ
ヤモンド薄膜成長の場合を中心に、窒素又は水素プラズ
マ処理をする場合の実施例を述べる。使用した基板は高
圧合成アンドープｃ−ＢＮ基板である。これをこの実施
例■の方法に従い窒素又は水素プラズマで前処理してか
らこ料ガスとしたマイクロ波プラズマＣＶＤ法により形
成した。実施例■、■と同じく成長プログラムは図１の
通りである。 ［００５２］ ｃ−ＢＮ基板は成長室にセットする前に有機溶媒による
超音波洗浄とフッ硝酸王水による処理を行った後、超純
水でリンスした。これをマイクロ波プラズマ成長装置の
サセプタにセットする。真空チャンバを閉じて真空に引
きＨ２ガスを流しながらマイクロ波プラズマによって基
板を加熱する。成長温度より少し高い温度に保ってマイ
クロ波プラズマによる処理を行う。このプラズマ処理は
真空チャンバ内のダイヤモンドを成長させるのと同じ空
間でＨ，Ｎ、Ａｒ、０２ガスの何れか１種の或は２種の
ガスのマイクロ波プラズマを生成して行った。主なプラ
ズマ処理条件は下記の通りである。 プラズマ処理条件 ガス流量（Ｈ，Ｎ、Ａｒ、０２）：５０〜３００ＳＣＣ
ｍ圧力 ：１〜４０Ｔ
ｏｒｒマイクロ波パワー ：５０〜
８００Ｗ処理時間 ：１０〜
６０分ヒータによる基板加熱は特に行っていないが、マ
イクロ波プラズマにより基板温度は３００〜１２００℃
程度まで上昇している。 ［００５３］ プラズマ処理の後、同じ真空チャンバ内で温度を下げる
ことなくｃ−ＢＮ基板の上に、ダイヤモンド薄膜の成長
を行った。成長条件は下記のとおりである。 原料ガス ゛ ：ＣＨ、Ｈ（ＣＨ４／Ｈ２
＝６％）成長圧力 ：４０Ｔｏｒｒ基板
温度 ：８５０℃ マイクロ波電力 ：４００Ｗ ｐ型ダイヤモンド薄膜を形成する時は上記原料ガスに加
えてＢ２ Ｈ６を導入した（Ｂ Ｈ／ＣＨ＝５０ｐｐ
ｍ）。 ［００５４］ Ｈ、Ｎ ガスプラズマによる基板前処理の効果を明ら
かにするため、プラズマパワー依存性、プラズマ処理に
よるキャリヤ移動度の膜厚依存性、前処理に用いるガス
依存性などについて調べた。以下順に説明する。 （１）プラズマパワー依存性 Ｈ２プラズマ処理において投入するマイクロ波パワーを
１００〜８００Ｗまで変化させた時のダイヤモンド成長
層への影響について検討した。この時のＨ２プラズマ処
理の条件を下記に示す。 Ｈ２流量 ：２００ｓｃｃｍ圧力
：４０Ｔｏｒｒ処理時間
：２０分 基板 ： ｃ−ＢＮ （１００）基
板温度はマイクロ波パワーの増大に従って上昇しマイク
ロ波パワー１００Ｗの特約５５０℃、８００Ｗの時で約
１２００℃であった。エピタキシャル成長層は膜厚約２
μｍのアンドープ・ダイヤモンド（面方位（１００））
薄膜である。 この成長層の結晶性の評価はエッチピット密度により行
った。エッチピットの形成条件は溶融ＫＮ○３ （６０
０℃）により１時間行った。 ［００５５］ マイクロ波パワーを変化させたときの成長層のエッチピ
ット密度の依存性を図８に示す。図８において横軸はプ
ラズマパワー（ｗ） 縦軸はエッチピット密度プラズ
マ処理をしない場合エッチピット密度は１０８ｃｍ−２
程度である。プラズマパワーが２００Ｗで約３Ｘ１０７
ｃｍ−２に減少する。プラズマパワーが４０７ −２
゜ ＯＷで１〜２ｘｌＯＣｍ に減少し、これが最小でこ
の後プラズマパワーが増大するとかえってエッチピット
密度は増加する。８００ｗで６×１０７ｃｍ−２になる
。図８から２００〜７００Ｗのパワーで基板をＨ２プラ
ズマ処理することにより成長層のエッチピット密度をが
なり低減できる事が分かる。 ［００５６］ ３００〜６００Ｗ程度のパワーのＨプラズマ処理によっ
てＨ２プラズマ処理無しの場合（図２に示す成長プログ
ラムのように基板温度が所望の温度まで上昇６という小
さいエッチピット密度が得られる。これはＮ２プラズマ
処理がダイヤモンド成長層の結晶性改善に有効である事
を示している。 なお、パワーが高過ぎる場合（本実施例では、ｓ ｏ
ｏｗの場合）はＮ２プラズマ処理によって基板表面に荒
れが生じるので、成長層の結晶性向上という効果は得ら
れない。 ［００５７］ （２）Ｎ２プラズマ処理の有無による成長層の移動度の
膜厚依存性。 Ｎ プラズマ処理（Ｎ２流量１０１００５ｅ、圧力３０
Ｔｏ ｒ ｒ、マイクロ波パワー４００Ｗ、処理時間１
５分）を行った場合と、Ｎ２プラズマ処理を行わなかっ
た場合について、ボロン・ドープｐ型（ｐ＝５〜３０
Ｘ １０１４ｃ ｍ’）成長層のホール移動度を種々の
膜厚について測定した。このデータはｃ−ＢＮ（１００
）基板を用いた場合のものである。 ［００５８］ その結果の膜厚依存性を図９に示す。横軸はダイヤモン
ド層の膜厚（μｍ）で縦軸はホール移動度（ａｍ ／Ｖ
−ｓｅｃ ）である。○はＮ２プラズマ処理あり、・は
プラズマ処理無しの場合の結果である。Ｎ２プラズマ処
理無しの場合には成長層の膜厚が薄くなると移動度が急
激に低下する。これは基板表面に汚れや加工歪みがあり
、これらの影響が薄膜に強く現れるからである。 ［００５９］ しかしＮ２プラズマ処理を行った場合には移動度の膜厚
依存性が小さく、０゜２〜０．５μｍという薄い薄膜で
も１２０ｃｍ２／Ｖ−ｓｅｅ程度の移動度が得られてい
る・これはＮ２プラズマ処理無しの場合に比べて３〜４
倍の値である。また２〜３μｍのより厚い膜厚の場合も
、Ｎ２プラズマ処理を行った場合の方が高い移動度が得
られている。 ［００６０］ 本実施例方法で作製したダイヤモンド薄膜の電気的特性
を調べるため、実施例■、■と同様に膜厚１μｍの試料
について図５に示す構造のショットキーダイオードを作
製した。ｃ−ＢＮ基板１の上にｐ型ダイヤモンド成長層
２を本発明方法によって形成し、その上にＷのショット
キー電極３とＴｉのオーミック電極４とを設けた。この
ショットキーダイオードのクォリティファクタ（ｎ値）
と、逆バイアス５０Ｖ時のリーク電流値を測定した。そ
の結果を表５に示す。 ［００６１］ ［００６２］ 表５かられかるように、基板にＮ２プラズマ処理を行う
ことによってダイヤモンド成長層の結晶性が向上し、ｎ
値とリーク電流の小さい良好なショットキーダイオード
が得られる。 ［００６３］ （３）前処理に用いるガス依存性 基板の表面処理に種々のガスのプラズマを用いた場合の
効果について検討した。様々なガス、マイクロ波パワー
、圧力で前処理（２０分）を行った後、前記実施例と同
じ条件で膜厚１μｍのＢドープｐ型ダイヤモンド薄膜を
エピタキシャル成長させた。こうして作ったダイヤモン
ド成長層のホール密度、移動度の測定の結果を表６に示
す。 ［００６４］ ［００６５］ 表６かられかるように、Ｎ２、Ｎ２プラズマで前処理を
行った場合は、前処理を行わない場合や、Ａｒ、０２プ
ラズマで前処理を行った場合に比べてエピタキシャル成
長層のホール密度が高く、ホール移動度も大きい。つま
り半導体素子に加工した時より高速でより大電流を流し
うる素子とすることができる。またＨ２＋Ｎ２プラズマ
、Ｎ２ ＋Ａｒプラズマ等でも同様の効果が得られる。 なお本実施例■でもダイヤモンド薄膜成長の場合を中心
に述べたが、ｃ−ＢＮ薄膜成長の場合も同様に実施例■
の前処理は、成長層の膜質改善に有効である。 ［００６６］
以上説明したように、本発明は塩素又はフッ素或は窒素
、水素のプラズマを含むガスによって基板を前処理し、
基板表面の汚染や加工歪みを効率良く除去できるので、
その上に成長させたダイヤモンドあるいはｃ−ＢＮ薄膜
の結晶性が向上する。このためキャリヤ移動度が高いし
、ｐｎ接合、ショットキー接合における逆バイアス時の
リーク電流が少ない。実施例ではショットキー接合のみ
を述べたが、ドーパントを入れｐｎ接合を作ることがで
きる。この効果は成長層の膜厚が薄いほど顕著である。 従って本発明はダイヤモンド、ｃ−ＢＮや、ダイヤモン
ドとｃ−ＢＮの接合を用いたダイオード、トランジスタ
等のデバイス特性向上に極めて有効である。
、水素のプラズマを含むガスによって基板を前処理し、
基板表面の汚染や加工歪みを効率良く除去できるので、
その上に成長させたダイヤモンドあるいはｃ−ＢＮ薄膜
の結晶性が向上する。このためキャリヤ移動度が高いし
、ｐｎ接合、ショットキー接合における逆バイアス時の
リーク電流が少ない。実施例ではショットキー接合のみ
を述べたが、ドーパントを入れｐｎ接合を作ることがで
きる。この効果は成長層の膜厚が薄いほど顕著である。 従って本発明はダイヤモンド、ｃ−ＢＮや、ダイヤモン
ドとｃ−ＢＮの接合を用いたダイオード、トランジスタ
等のデバイス特性向上に極めて有効である。
【図１】
本発明の薄膜成長プログラム図である。横軸は時間で縦
軸は基板温度である。 温度分布を縦線で区切りその工程において供給すべきガ
スを示した。
軸は基板温度である。 温度分布を縦線で区切りその工程において供給すべきガ
スを示した。
【図２】
従来の薄膜形成法の典型例を示す成長プログラム図であ
る。横軸は時間、縦軸は温度である。
る。横軸は時間、縦軸は温度である。
【図３】
本発明の実施例■に係るダイヤモンド成長層のエッチピ
ット密度のＨＣＩ処理温度依存性を示すグラフである。 横軸は処理温度、縦軸はエッチピット密度。○はダイヤ
モンド基板、・はｃ−ＢＮ基板上に成長させたもの。
ット密度のＨＣＩ処理温度依存性を示すグラフである。 横軸は処理温度、縦軸はエッチピット密度。○はダイヤ
モンド基板、・はｃ−ＢＮ基板上に成長させたもの。
【図４】
本発明の実施例■に係るダイヤモンド成長層ホール移動
度の膜厚依存性をＨＣｌによる処理のない場合と対比し
て示すグラフである。横軸は膜厚、縦軸はポール移動度
。○はＨＣＩ処理あり、・はＨＣＩ処理なし。
度の膜厚依存性をＨＣｌによる処理のない場合と対比し
て示すグラフである。横軸は膜厚、縦軸はポール移動度
。○はＨＣＩ処理あり、・はＨＣＩ処理なし。
【図５】
クォリティファクタと逆バイアス時のリーク電流測定の
ために本発明の方法で作製した薄膜によって作ったショ
ットキーダイオードの断面図である。
ために本発明の方法で作製した薄膜によって作ったショ
ットキーダイオードの断面図である。
【図６】
本発明の実施例■に係るダイヤモンド成長層のエッチピ
ット密度のＨＦ処理温度依存性を示すグラフである。横
軸は処理温度、縦軸はエッチピット密度。○はダイヤモ
ンド基板、・はｃ−ＢＮ基板上に成長させたもの。
ット密度のＨＦ処理温度依存性を示すグラフである。横
軸は処理温度、縦軸はエッチピット密度。○はダイヤモ
ンド基板、・はｃ−ＢＮ基板上に成長させたもの。
【図７】
本発明の実施例■に係るダイヤモンド成長層ホール移動
度の膜厚依存性をＨＦによる処理のない場合と対比して
示すグラフである。横軸は膜厚、縦軸はホール移動度。 ○はＨＦ処理あり、・はＨＦ処理なし。
度の膜厚依存性をＨＦによる処理のない場合と対比して
示すグラフである。横軸は膜厚、縦軸はホール移動度。 ○はＨＦ処理あり、・はＨＦ処理なし。
【図８】
本発明の実施例■に係るダイヤモンド成長層のエッチピ
ット密度のＨ２プラズマパワー依存性を示すグラフであ
る。横軸はプラズマパワー（Ｗ） 縦軸はエッチピッ
ト密度（ｃｍ”）。
ット密度のＨ２プラズマパワー依存性を示すグラフであ
る。横軸はプラズマパワー（Ｗ） 縦軸はエッチピッ
ト密度（ｃｍ”）。
【図９】
本発明の実施例■に係るダイヤモンド成長層のホール移
動度の膜厚依存性を示すグラフである。横軸は膜厚（μ
ｍ） 縦軸はホール移動度（ｃｍ２／Ｖ−ｓｅｃ ）
○はＮ プラズマ処理なし、・はＮ２プラズマ処理有
り。
動度の膜厚依存性を示すグラフである。横軸は膜厚（μ
ｍ） 縦軸はホール移動度（ｃｍ２／Ｖ−ｓｅｃ ）
○はＮ プラズマ処理なし、・はＮ２プラズマ処理有
り。
１ ダイヤモンド基板
２ ｐ型ダイヤモンド成長層
３ ショットキー電極（Ｗ）
４ オーミック電極（Ｔｉ）
【図１】
【図２】
図面
本
発
明
従
来
法
【図３】
口
【図４】
【図５】
【図６】
Ｈ
＼
＄
シ
き、
−Ｌ骸悩
工
【図７】
ＨＦ処理の有無とホール移動度
【図８】
Ｈ
＼
もシ
＼
−Ｌ拓留
【図９】
Claims (4)
- 【請求項１】ダイヤモンド基板あるいはｃ−ＢＮ基板上
に、気相合成法によってダイヤモンドあるいはｃ−ＢＮ
のエピタキシャル膜を成長させる方法において、真空中
でエピタキシャル膜を成長させる直前に基板を昇温させ
、かつ塩素を含むガスを導入して基板表面を前処理し、
塩素を含むガスを排除した後に、原料ガスを導入して基
板上に薄膜を形成することを特徴とする薄膜成長法。 - 【請求項２】ダイヤモンド基板あるいはｃ−ＢＮ基板上
に、気相合成法によってダイヤモンドあるいはｃ−ＢＮ
のエピタキシャル膜を成長させる方法において、真空中
でエピタキシャル膜を成長させる直前に基板を昇温させ
、かつフッ素を含むガスを導入して基板表面を前処理し
、フッ素を含むガスを排除した後に、原料ガスを導入し
て基板上に薄膜を形成することを特徴とする薄膜成長法
。 - 【請求項３】ダイヤモンド基板あるいはｃ−ＢＮ基板上
に、気相合成法によってダイヤモンドあるいはｃ−ＢＮ
のエピタキシャル膜を成長させる方法において、真空中
でエピタキシャル膜を成長させる直前に基板を昇温させ
、かつ窒素を含むガスを導入して窒素のプラズマを発生
させこれによって基板表面を前処理し、窒素のプラズマ
を含むガスを排除した後に、原料ガスを導入して基板上
に薄膜を形成することを特徴とする薄膜成長法。 - 【請求項４】ダイヤモンド基板あるいはｃ−ＢＮ基板上
に、気相合成法によつてダイヤモンドあるいはｃ−ＢＮ
のエピタキシャル膜を成長させる方法において、真空中
でエピタキシャル膜を成長させる直前に基板を昇温させ
、かつ水素を含むガスを導入して水素のプラズマを発生
させこれによつて基板表面を前処理し、水素のプラズマ
を含むガスを排除した後に、原料ガスを導入して基板上
に薄膜を形成することを特徴とする薄膜成長法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP91103367A EP0445754B1 (en) | 1990-03-06 | 1991-03-06 | Method for growing a diamond or c-BN thin film |
| DE69117077T DE69117077T2 (de) | 1990-03-06 | 1991-03-06 | Verfahren zum Aufwachsen einer Dünnschicht aus Diamant oder c-BN |
| EP94109892A EP0622472A1 (en) | 1990-03-06 | 1991-03-06 | Method for growing a diamond or c-BN thin film on a diamond or c-BN substrate |
| US07/664,581 US5250149A (en) | 1990-03-06 | 1991-03-06 | Method of growing thin film |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5581990 | 1990-03-06 | ||
| JP2-67762 | 1990-03-16 | ||
| JP6776290 | 1990-03-16 | ||
| JP2-55819 | 1990-03-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04146619A true JPH04146619A (ja) | 1992-05-20 |
| JP3055181B2 JP3055181B2 (ja) | 2000-06-26 |
Family
ID=26396727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41895090A Expired - Fee Related JP3055181B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-12-12 | 薄膜成長法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0622472A1 (ja) |
| JP (1) | JP3055181B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0621027A (ja) * | 1991-10-04 | 1994-01-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 材料の損傷除去方法 |
| EP0762486A2 (en) * | 1995-07-29 | 1997-03-12 | Hewlett-Packard Company | Etching of nitride crystal |
| JP2007109928A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 窒化物半導体製造装置部品の洗浄方法と洗浄装置 |
| WO2008041586A1 (en) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Showa Denko K.K. | Method for manufacturing group iii nitride compound semiconductor light-emitting device, group iii nitride compound semiconductor light-emitting device, and lamp |
| JP2008277707A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| JP2009144177A (ja) * | 2007-12-11 | 2009-07-02 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 |
| JP2016119428A (ja) * | 2014-12-24 | 2016-06-30 | 一般財団法人ファインセラミックスセンター | ダイヤモンドのエッチング方法、ダイヤモンドの結晶欠陥の検出方法、およびダイヤモンド結晶の結晶成長方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4486286A (en) * | 1982-09-28 | 1984-12-04 | Nerken Research Corp. | Method of depositing a carbon film on a substrate and products obtained thereby |
| JPS60186500A (ja) * | 1984-03-06 | 1985-09-21 | Nec Corp | 気相からのダイヤモンド合成法 |
| JPS63185894A (ja) * | 1987-01-28 | 1988-08-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状薄膜の製造方法 |
| JPH0645455B2 (ja) * | 1987-09-30 | 1994-06-15 | 岩谷産業株式会社 | ホウ素又はその化合物の化学的クリーニング方法 |
-
1990
- 1990-12-12 JP JP41895090A patent/JP3055181B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-03-06 EP EP94109892A patent/EP0622472A1/en not_active Ceased
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0621027A (ja) * | 1991-10-04 | 1994-01-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 材料の損傷除去方法 |
| EP0762486A2 (en) * | 1995-07-29 | 1997-03-12 | Hewlett-Packard Company | Etching of nitride crystal |
| EP0762486A3 (en) * | 1995-07-29 | 1997-12-29 | Hewlett-Packard Company | Etching of nitride crystal |
| US5814239A (en) * | 1995-07-29 | 1998-09-29 | Hewlett-Packard Company | Gas-phase etching and regrowth method for Group III-nitride crystals |
| JP2007109928A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 窒化物半導体製造装置部品の洗浄方法と洗浄装置 |
| WO2008041586A1 (en) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Showa Denko K.K. | Method for manufacturing group iii nitride compound semiconductor light-emitting device, group iii nitride compound semiconductor light-emitting device, and lamp |
| JP2008109084A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-05-08 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法、及びｉｉｉ族窒化物化合物半導体発光素子、並びにランプ |
| JP2008277707A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| JP2009144177A (ja) * | 2007-12-11 | 2009-07-02 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 |
| JP2016119428A (ja) * | 2014-12-24 | 2016-06-30 | 一般財団法人ファインセラミックスセンター | ダイヤモンドのエッチング方法、ダイヤモンドの結晶欠陥の検出方法、およびダイヤモンド結晶の結晶成長方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0622472A1 (en) | 1994-11-02 |
| JP3055181B2 (ja) | 2000-06-26 |
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