JPH0710691A - ダイヤモンド膜の成膜方法 - Google Patents
ダイヤモンド膜の成膜方法Info
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- JPH0710691A JPH0710691A JP6183494A JP6183494A JPH0710691A JP H0710691 A JPH0710691 A JP H0710691A JP 6183494 A JP6183494 A JP 6183494A JP 6183494 A JP6183494 A JP 6183494A JP H0710691 A JPH0710691 A JP H0710691A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ダイヤモンド膜合成の際、ｐ形あるいはｎ形に
するため不純物を原料ガスに混合しても、低不純物濃度
の際には、不純物が膜中に入らない問題を解決する。 【構成】ダイヤモンド膜合成のためのＣＶＤ装置の反応
器中に、高濃度で不純物を含むガスを用いることによっ
て予め反応器内部に不純物を付着させておくと、低不純
物ガス含有の原料ガスを用いて低い不純物濃度でドープ
されたｐ形あるいはｎ形のダイヤモンド膜を成膜でき
る。
するため不純物を原料ガスに混合しても、低不純物濃度
の際には、不純物が膜中に入らない問題を解決する。 【構成】ダイヤモンド膜合成のためのＣＶＤ装置の反応
器中に、高濃度で不純物を含むガスを用いることによっ
て予め反応器内部に不純物を付着させておくと、低不純
物ガス含有の原料ガスを用いて低い不純物濃度でドープ
されたｐ形あるいはｎ形のダイヤモンド膜を成膜でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、不純物を導入して所定
の伝導形を付与したダイヤモンド膜の成膜方法に関す
る。
の伝導形を付与したダイヤモンド膜の成膜方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、ダイヤモンドを半導体材料として
利用する研究が注目されている。半導体材料においては
不純物を制御し、半導体材料にｐ形あるいはｎ形の伝導
形を付与する技術が重要となる。気相合成（ＣＶＤ）法
によってダイヤモンドを低圧合成する場合には、ドーピ
ングによる不純物の導入方法として原料ガス中にＢ2 Ｈ
6 （ジボラン）やＰＨ3 （ホスフィン）などのガスを導
入する方法、特開昭６４−７７０００号公報で公知の不
純物のアルキル化合物ガスを混入する方法、あるいは特
開平１−９６０９４号公報で公知の液状有機化合物をダ
イヤモンド原料としてこのなかに不純物元素を含む化合
物を混入する方法などがある。
利用する研究が注目されている。半導体材料においては
不純物を制御し、半導体材料にｐ形あるいはｎ形の伝導
形を付与する技術が重要となる。気相合成（ＣＶＤ）法
によってダイヤモンドを低圧合成する場合には、ドーピ
ングによる不純物の導入方法として原料ガス中にＢ2 Ｈ
6 （ジボラン）やＰＨ3 （ホスフィン）などのガスを導
入する方法、特開昭６４−７７０００号公報で公知の不
純物のアルキル化合物ガスを混入する方法、あるいは特
開平１−９６０９４号公報で公知の液状有機化合物をダ
イヤモンド原料としてこのなかに不純物元素を含む化合
物を混入する方法などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術において、反応器内に不純物成分が吸着あるいは付着
することにより原料ガス中の不純物濃度が低下し、特に
不純物原料／ダイヤモンド原料比が低い場合には合成し
たダイヤモンド膜中に不純物がほとんど導入されず、ダ
イヤモンド中の不純物濃度の制御が困難であった。
術において、反応器内に不純物成分が吸着あるいは付着
することにより原料ガス中の不純物濃度が低下し、特に
不純物原料／ダイヤモンド原料比が低い場合には合成し
たダイヤモンド膜中に不純物がほとんど導入されず、ダ
イヤモンド中の不純物濃度の制御が困難であった。
【０００４】本発明の目的は、ダイヤモンドを低圧合成
する際に不純物を制御性良く導入して所期の特性のｐ形
あるいはｎ形のダイヤモンド膜を成膜する方法を提供す
ることにある。
する際に不純物を制御性良く導入して所期の特性のｐ形
あるいはｎ形のダイヤモンド膜を成膜する方法を提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明のダイヤモンド膜の成膜方法は、反応
器中に所期の伝導形の付与に必要な不純物を含む原料ガ
スを導入してＣＶＤ法でダイヤモンド膜を合成する際
に、予め反応器の内部に前記不純物を付着させておくも
のとする。そして、予め反応器中に不純物を含むガスを
導入してＣＶＤ法で反応器の内部に不純物を付着させる
こと、予めスパッタ法により反応器の内部に不純物を付
着させること、をるいは予め反応器中に不純物を含む液
体物質を供給して反応器の内部に不純物を付着させるこ
とが有効である。そのために用いる不純物を含むガスは
Ｂ2 Ｈ6 あるいはＰＨ3 を含むガスであること、そのガ
ス中のＢ2 Ｈ6 を含有率が２．５ｐｐｍ以上、ＰＨ3 含
有率が８０ｐｐｍ以上であること、不純物を含む液体物
質がホウ酸（Ｈ3 ＢＯ3 ）あるいは五酸化リン（Ｐ2Ｏ
5 ）のアルコールおよびアセトンの混合液への溶液であ
ることが有効である。
めに、第１の発明のダイヤモンド膜の成膜方法は、反応
器中に所期の伝導形の付与に必要な不純物を含む原料ガ
スを導入してＣＶＤ法でダイヤモンド膜を合成する際
に、予め反応器の内部に前記不純物を付着させておくも
のとする。そして、予め反応器中に不純物を含むガスを
導入してＣＶＤ法で反応器の内部に不純物を付着させる
こと、予めスパッタ法により反応器の内部に不純物を付
着させること、をるいは予め反応器中に不純物を含む液
体物質を供給して反応器の内部に不純物を付着させるこ
とが有効である。そのために用いる不純物を含むガスは
Ｂ2 Ｈ6 あるいはＰＨ3 を含むガスであること、そのガ
ス中のＢ2 Ｈ6 を含有率が２．５ｐｐｍ以上、ＰＨ3 含
有率が８０ｐｐｍ以上であること、不純物を含む液体物
質がホウ酸（Ｈ3 ＢＯ3 ）あるいは五酸化リン（Ｐ2Ｏ
5 ）のアルコールおよびアセトンの混合液への溶液であ
ることが有効である。
【０００６】第２の発明によれば所期の伝導形の付与に
必要な不純物元素を支持体に付着し、前記支持体を反応
器内の強度分布の異なるプラズマ領域内に載置し、反応
器内にダイヤモンド膜を合成する原料ガスを導入してＣ
ＶＤ法により被成膜基板上にダイヤモンド膜を成長させ
るとすることにより達成される。その際に支持体は反応
内管であるとすることが有効である。
必要な不純物元素を支持体に付着し、前記支持体を反応
器内の強度分布の異なるプラズマ領域内に載置し、反応
器内にダイヤモンド膜を合成する原料ガスを導入してＣ
ＶＤ法により被成膜基板上にダイヤモンド膜を成長させ
るとすることにより達成される。その際に支持体は反応
内管であるとすることが有効である。
【０００７】
【作用】ダイヤモンド膜をＣＶＤ法で成膜する場合、反
応器の内部に不純物が付着していると、形成されたダイ
ヤモンド膜に不純物が含まれることが見出された。これ
は、原料ガス中の不純物濃度が、反応器壁等への付着し
た不純物により低下することが防止されるためと考えら
れる。この現象を利用すれば、原料ガス中に不純物を混
入することなしに所期の濃度で不純物を含む所期の伝導
形のダイヤモンド膜を成膜することが可能になる。
応器の内部に不純物が付着していると、形成されたダイ
ヤモンド膜に不純物が含まれることが見出された。これ
は、原料ガス中の不純物濃度が、反応器壁等への付着し
た不純物により低下することが防止されるためと考えら
れる。この現象を利用すれば、原料ガス中に不純物を混
入することなしに所期の濃度で不純物を含む所期の伝導
形のダイヤモンド膜を成膜することが可能になる。
【０００８】原料ガス中に不純物元素を混入しない場合
には、不純物元素の付着した支持体を強度の異なるプラ
ズマ領域内に載置してプラズマ強度に依存して支持体か
ら不純物元素を蒸発させ基板上に析出させることができ
る。
には、不純物元素の付着した支持体を強度の異なるプラ
ズマ領域内に載置してプラズマ強度に依存して支持体か
ら不純物元素を蒸発させ基板上に析出させることができ
る。
【０００９】
実施例１ 図２は、第１の発明の実施例に用いたダイヤモンド合成
用マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の概略図で、通常のμ
波ＣＶＤ装置と同様に、原料ガス２を流す石英ガラス製
反応管１と発振器３で発生した２．４５ＧＨｚのμ波を
導く導波管４を有する。この装置の反応管１の導波管４
とプランジャ５にはさまれた位置に被成膜基板６を置
く。基板６としてはダイヤモンド粉で超音波により傷つ
け処理したシリコン板を用いた。
用マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の概略図で、通常のμ
波ＣＶＤ装置と同様に、原料ガス２を流す石英ガラス製
反応管１と発振器３で発生した２．４５ＧＨｚのμ波を
導く導波管４を有する。この装置の反応管１の導波管４
とプランジャ５にはさまれた位置に被成膜基板６を置
く。基板６としてはダイヤモンド粉で超音波により傷つ
け処理したシリコン板を用いた。
【００１０】本発明の一実施例のｐ形ダイヤモンド膜合
成の条件は次の通りである。 原料ガス ＣＨ4 ＋Ｈ2 ＋Ｂ2 Ｈ6 ＣＨ4 流量 １．０ｓｃｃｍ Ｈ2 流量 ９９．０ｓｃｃｍ 反応圧力 ３０Ｔｏｒｒ μ波出力 約４００Ｗ 基板温度 ９５０℃ 合成時間 ６時間 成膜は原料ガス中のＢ2 Ｈ6 の混合比を順次変化させて
行った。図１は各成膜時の原料ガス中のＢ2 Ｈ6 濃度と
二次イオン質量分析計（ＳＩＭＳ）を用いて分析して合
成されたダイヤモンド薄膜中のほう素濃度との関係を示
す。最初Ｂ2 Ｈ 6 を添加しないで行ったのがａ点であ
り、その後、ｂ、ｃ、ｄとＢ2 Ｈ6 濃度を高めながら成
膜を重ねても、原料ガス中のほう素と炭素の比（Ｂ／Ｃ
比）と合成ダイヤモンド膜中のＢ／Ｃ比が同一になると
仮定した場合の線１１より大きく下廻り、点線１２で示
すＳＩＭＳによるほう素の検出下限４×１０16原子／ｃ
ｍ3以下であった。しかし、このあとｅ点に示すように
原料ガス中のＢ2 Ｈ6 濃度を２．７ｐｐｍの高濃度とす
ると原料ガス中Ｂ／Ｃ比と近い膜中濃度を有するｐ形ダ
イヤモンド膜が得られた。次に、原料ガス中のＢ2 Ｈ6
濃度を徐々に低くしていったとき、ｆ点、ｇ点と合成ダ
イヤモンドに導入されたＢの濃度は原料ガス中のＢ2 Ｈ
6 濃度に応じて低くなっていくが、特にｇ点においては
原料ガス中のＢ 2 Ｈ6 濃度を０から徐々に高くしていっ
たときのｄ点と同一の原料中Ｂ2 Ｈ6 濃度での合成にも
かからわず、ダイヤモンド膜中のＢ濃度はｄ点に比べ著
しく増大して１０19原子／ｃｍ3 に近くなり、原料ガス
濃度におけるＢ／Ｃ比と合成ダイヤモンド膜中のＢ／Ｃ
比が同一になると仮定した場合の直線に近い値になって
いた。この傾向は原料ガス中Ｂ／Ｃ比が０付近になるま
で続く。
成の条件は次の通りである。 原料ガス ＣＨ4 ＋Ｈ2 ＋Ｂ2 Ｈ6 ＣＨ4 流量 １．０ｓｃｃｍ Ｈ2 流量 ９９．０ｓｃｃｍ 反応圧力 ３０Ｔｏｒｒ μ波出力 約４００Ｗ 基板温度 ９５０℃ 合成時間 ６時間 成膜は原料ガス中のＢ2 Ｈ6 の混合比を順次変化させて
行った。図１は各成膜時の原料ガス中のＢ2 Ｈ6 濃度と
二次イオン質量分析計（ＳＩＭＳ）を用いて分析して合
成されたダイヤモンド薄膜中のほう素濃度との関係を示
す。最初Ｂ2 Ｈ 6 を添加しないで行ったのがａ点であ
り、その後、ｂ、ｃ、ｄとＢ2 Ｈ6 濃度を高めながら成
膜を重ねても、原料ガス中のほう素と炭素の比（Ｂ／Ｃ
比）と合成ダイヤモンド膜中のＢ／Ｃ比が同一になると
仮定した場合の線１１より大きく下廻り、点線１２で示
すＳＩＭＳによるほう素の検出下限４×１０16原子／ｃ
ｍ3以下であった。しかし、このあとｅ点に示すように
原料ガス中のＢ2 Ｈ6 濃度を２．７ｐｐｍの高濃度とす
ると原料ガス中Ｂ／Ｃ比と近い膜中濃度を有するｐ形ダ
イヤモンド膜が得られた。次に、原料ガス中のＢ2 Ｈ6
濃度を徐々に低くしていったとき、ｆ点、ｇ点と合成ダ
イヤモンドに導入されたＢの濃度は原料ガス中のＢ2 Ｈ
6 濃度に応じて低くなっていくが、特にｇ点においては
原料ガス中のＢ 2 Ｈ6 濃度を０から徐々に高くしていっ
たときのｄ点と同一の原料中Ｂ2 Ｈ6 濃度での合成にも
かからわず、ダイヤモンド膜中のＢ濃度はｄ点に比べ著
しく増大して１０19原子／ｃｍ3 に近くなり、原料ガス
濃度におけるＢ／Ｃ比と合成ダイヤモンド膜中のＢ／Ｃ
比が同一になると仮定した場合の直線に近い値になって
いた。この傾向は原料ガス中Ｂ／Ｃ比が０付近になるま
で続く。
【００１１】すなわち、原料ガス中のＢ2 Ｈ6 を２．５
ｐｐｍ以上の高濃度としてダイヤモンド膜を合成して反
応管１の管壁にＢを付着させた後では、０．５ｐｐｍ程
度以下の原料ガスを用いて原料ガス中のＢ／Ｃ濃度に近
いＢ濃度を有する１０19原子／ｃｍ3 以下の低Ｂ濃度導
入ダイヤモンド膜の合成が可能となる。さらに、図１の
ようにｅ点の高Ｂ2 Ｈ6 濃度のガスを用いてのＣＶＤを
行ってＢを反応管１の管壁に付着させたあと、ｆ点を経
ないで直ちにｇ点以下の低Ｂ2 Ｈ6 濃度のガスを用いて
の低Ｂ濃度ダイヤモンド膜の成膜も可能である。また、
Ｂ付着のためのＣＶＤ法実施の際の原料ガスにはＣＨ4
を混合する必要もない。
ｐｐｍ以上の高濃度としてダイヤモンド膜を合成して反
応管１の管壁にＢを付着させた後では、０．５ｐｐｍ程
度以下の原料ガスを用いて原料ガス中のＢ／Ｃ濃度に近
いＢ濃度を有する１０19原子／ｃｍ3 以下の低Ｂ濃度導
入ダイヤモンド膜の合成が可能となる。さらに、図１の
ようにｅ点の高Ｂ2 Ｈ6 濃度のガスを用いてのＣＶＤを
行ってＢを反応管１の管壁に付着させたあと、ｆ点を経
ないで直ちにｇ点以下の低Ｂ2 Ｈ6 濃度のガスを用いて
の低Ｂ濃度ダイヤモンド膜の成膜も可能である。また、
Ｂ付着のためのＣＶＤ法実施の際の原料ガスにはＣＨ4
を混合する必要もない。
【００１２】反応器の器壁へのＢ付着には、μ波プラズ
マＣＶＤ法以外の他のＣＶＤ法を用いてもよく、また、
スパッタ法等の他の成膜方法、あるいはＢ2 Ｏ3 をアル
コールおよびアセトンの混合液に溶かした溶液を反応器
の壁に塗布する方法を用いてもよい。本発明の別の実施
例のｎ形のダイヤモンド膜合成の条件は次の通りであ
る。
マＣＶＤ法以外の他のＣＶＤ法を用いてもよく、また、
スパッタ法等の他の成膜方法、あるいはＢ2 Ｏ3 をアル
コールおよびアセトンの混合液に溶かした溶液を反応器
の壁に塗布する方法を用いてもよい。本発明の別の実施
例のｎ形のダイヤモンド膜合成の条件は次の通りであ
る。
【００１３】原料ガス ＣＨ4 ＋Ｈ2 ＋ＰＨ3 ＣＨ4 流量 ０．５ｓｃｃｍ Ｈ2 流量 ９９．５ｓｃｃｍ 反応圧力 ３０Ｔｏｒｒ μ波出力 ３００Ｗ 基板温度 ９００℃ 合成時間 ６時間 この場合も上記実施例と同様に、ＰＨ3 の濃度を順次増
加させて成膜を行った。図３はその結果を示す。ＰＨ3
によるリンドープも低いＰＨ3 濃度ガスでは不可能であ
ったが、ｐ点に示すＰＨ3 を含まない原料ガスでのμ波
ＣＶＤののち、ｑ点に示す９０ｐｐｍの高ＰＨ3 濃度原
料ガスを用いてダイヤモンド膜合成を行ったあとでは、
原料ガス中のＰＨ3 濃度に比例するリン濃度をもつダイ
ヤモンド膜がｒ，ｓ，ｔ，ｕ点で成膜でき、原料ガス中
にＰＨ3 を混合しないときでさえ、ｖ点に示すようにダ
イヤモンド膜はＰによりドープされた。このことから、
反応管１の管壁にＰが付着あるいは吸着していることが
わかる。このように、ＣＶＤ法の原料ガス中のＰＨ3 を
８０ｐｐｍ以上の高濃度にしてＣＶＤ法を実施し、反応
管１の管壁にＰを付着させてからは、それより低濃度の
ＰＨ3 を含む原料ガスを用いて膜中に原料ガス中のＰＨ
3 濃度に比例したＰを添加することができる。しかも、
例えば図のｑ点からｒ，ｓ点を経ないで直ちにｔ点の成
膜を行い、低濃度のＰでドープされたｎ形ダイヤモンド
膜を得ることができるので、ドープ量の制御が容易であ
る。この場合も、反応管１の管壁へのＰの付着のための
ＣＶＤには、原料ガスＣＨ4 を混合する必要がない。ま
た、付着方法もＢの場合と同様他の方法でもよく、液体
物質の塗布による場合は、Ｐ2 Ｏ5 をアルコールとアセ
トンの混合液で溶かした溶液を用いる。 実施例２ 図４は第２の発明の実施例に係るマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ装置を示す概略図である。被成膜基板６としてダイ
ヤモンド粉で超音波により傷つけ処理した石英ガラス板
を用いた。ボロンは支持体である反応内管１Ａの内壁に
予め付着させた。この反応内管１Ａはその位置を自由に
移動させることができる。
加させて成膜を行った。図３はその結果を示す。ＰＨ3
によるリンドープも低いＰＨ3 濃度ガスでは不可能であ
ったが、ｐ点に示すＰＨ3 を含まない原料ガスでのμ波
ＣＶＤののち、ｑ点に示す９０ｐｐｍの高ＰＨ3 濃度原
料ガスを用いてダイヤモンド膜合成を行ったあとでは、
原料ガス中のＰＨ3 濃度に比例するリン濃度をもつダイ
ヤモンド膜がｒ，ｓ，ｔ，ｕ点で成膜でき、原料ガス中
にＰＨ3 を混合しないときでさえ、ｖ点に示すようにダ
イヤモンド膜はＰによりドープされた。このことから、
反応管１の管壁にＰが付着あるいは吸着していることが
わかる。このように、ＣＶＤ法の原料ガス中のＰＨ3 を
８０ｐｐｍ以上の高濃度にしてＣＶＤ法を実施し、反応
管１の管壁にＰを付着させてからは、それより低濃度の
ＰＨ3 を含む原料ガスを用いて膜中に原料ガス中のＰＨ
3 濃度に比例したＰを添加することができる。しかも、
例えば図のｑ点からｒ，ｓ点を経ないで直ちにｔ点の成
膜を行い、低濃度のＰでドープされたｎ形ダイヤモンド
膜を得ることができるので、ドープ量の制御が容易であ
る。この場合も、反応管１の管壁へのＰの付着のための
ＣＶＤには、原料ガスＣＨ4 を混合する必要がない。ま
た、付着方法もＢの場合と同様他の方法でもよく、液体
物質の塗布による場合は、Ｐ2 Ｏ5 をアルコールとアセ
トンの混合液で溶かした溶液を用いる。 実施例２ 図４は第２の発明の実施例に係るマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ装置を示す概略図である。被成膜基板６としてダイ
ヤモンド粉で超音波により傷つけ処理した石英ガラス板
を用いた。ボロンは支持体である反応内管１Ａの内壁に
予め付着させた。この反応内管１Ａはその位置を自由に
移動させることができる。
【００１４】反応内管１Ａの内部に不純物を付着させる
方法は、ジボランガスを添加した以下の原料ガスを反応
容器内に導入した。条件は次の通りである。ただし、原
料ガス中のジボランガス濃度を２．５ｐｐｍとした。 原料ガス メタン （流量：１ ｓｃｃｍ） 水素 （流量：９９ｓｃｃｍ） 反応圧力 ３０Ｔｏｒｒ μ波出力 ４００Ｗ 基板温度 ９５０℃ 合成時間 ６時間 次に、導波管４、基板６の位置は固定し、反応内管１Ａ
のみ上方に移動する。その距離Ｘを０，５，１０ｃｍと
し、ジボランガス等を添加せず上記の合成条件でダイヤ
モンド膜を被成膜基板６上に成膜した。
方法は、ジボランガスを添加した以下の原料ガスを反応
容器内に導入した。条件は次の通りである。ただし、原
料ガス中のジボランガス濃度を２．５ｐｐｍとした。 原料ガス メタン （流量：１ ｓｃｃｍ） 水素 （流量：９９ｓｃｃｍ） 反応圧力 ３０Ｔｏｒｒ μ波出力 ４００Ｗ 基板温度 ９５０℃ 合成時間 ６時間 次に、導波管４、基板６の位置は固定し、反応内管１Ａ
のみ上方に移動する。その距離Ｘを０，５，１０ｃｍと
し、ジボランガス等を添加せず上記の合成条件でダイヤ
モンド膜を被成膜基板６上に成膜した。
【００１５】プラズマは導波管４に対応する反応内管１
Ａの内部とその両側に発生する。導波管４のサイズは５
ｃｍ×１０ｃｍであり、ボロンは導波管４に対応した部
分とその両側に延びたプラズマ領域１Ｂに付着する。プ
ラズマ領域の強度分布は導波管の中心をピークにする対
称分布であり、支持体である反応内管１Ａの移動によ
り、支持体はプラズマ領域の非対称領域に位置するよう
になる。 二次イオン質量分析計（ＳＩＭＳ）による分
析の結果、Ｘ＝０ｃｍで合成したダイヤモンド膜はボロ
ンを含むことを確認した。その濃度は３×１０17個／ｃ
ｍ+3であり、ＳＩＭＳの検出限界に近い。このため、ボ
ロン濃度に反比例する膜の抵抗率ρを測定した。その結
果を表１に示す。反応内管１Ａの移動距離Ｘが増すに従
って、抵抗率ρが増加する。つまり、反応内管１Ａを移
動させることで、低ボロン濃度のダイヤモンド膜が合成
できる。
Ａの内部とその両側に発生する。導波管４のサイズは５
ｃｍ×１０ｃｍであり、ボロンは導波管４に対応した部
分とその両側に延びたプラズマ領域１Ｂに付着する。プ
ラズマ領域の強度分布は導波管の中心をピークにする対
称分布であり、支持体である反応内管１Ａの移動によ
り、支持体はプラズマ領域の非対称領域に位置するよう
になる。 二次イオン質量分析計（ＳＩＭＳ）による分
析の結果、Ｘ＝０ｃｍで合成したダイヤモンド膜はボロ
ンを含むことを確認した。その濃度は３×１０17個／ｃ
ｍ+3であり、ＳＩＭＳの検出限界に近い。このため、ボ
ロン濃度に反比例する膜の抵抗率ρを測定した。その結
果を表１に示す。反応内管１Ａの移動距離Ｘが増すに従
って、抵抗率ρが増加する。つまり、反応内管１Ａを移
動させることで、低ボロン濃度のダイヤモンド膜が合成
できる。
【００１６】
【表１】 図５は第２の発明の実施例に係る方法で成膜されたダイ
ヤモンド膜につきラマンスペクトルを示す線図である。
ダイヤモンド結晶に特有の１３３０ｃｍ-1 のスペクト
ルが観察される。このようにしてダイヤモンド結晶のな
かにボロンが〜１０17個／ｃｍ3 以下の低濃度にドープ
されていることがわかる。リンについても同様にして低
濃度の導入が可能である。
ヤモンド膜につきラマンスペクトルを示す線図である。
ダイヤモンド結晶に特有の１３３０ｃｍ-1 のスペクト
ルが観察される。このようにしてダイヤモンド結晶のな
かにボロンが〜１０17個／ｃｍ3 以下の低濃度にドープ
されていることがわかる。リンについても同様にして低
濃度の導入が可能である。
【００１７】
【発明の効果】第１の発明によれば、不純物を含む原料
ガスを導入してＣＶＤ法でｐ形あるいはｎ形のダイヤモ
ンド膜を形成する際に、反応器の内部に予め同じ不純物
を付着させておくことにより、ＣＶＤ法実施中に反応器
器壁等へ不純物が付着して不純物に濃度が低下するのを
防ぎ、不純物を低濃度で含むガスを用いて低いドープ量
のｐ形あるいはｎ形膜を制御性よく形成できるようにな
った。本発明は、ダイヤモンド膜を半導体として用いる
デバイスの開発に極めて有効に適用できる。
ガスを導入してＣＶＤ法でｐ形あるいはｎ形のダイヤモ
ンド膜を形成する際に、反応器の内部に予め同じ不純物
を付着させておくことにより、ＣＶＤ法実施中に反応器
器壁等へ不純物が付着して不純物に濃度が低下するのを
防ぎ、不純物を低濃度で含むガスを用いて低いドープ量
のｐ形あるいはｎ形膜を制御性よく形成できるようにな
った。本発明は、ダイヤモンド膜を半導体として用いる
デバイスの開発に極めて有効に適用できる。
【００１８】第２の発明によれば、不純物元素を付着し
た支持体を反応器内の強度分布の異なるプラズマ領域内
に載置して被成膜基板上にダイヤモンド膜を合成するの
で低濃度に制御性良く不純物元素をダイヤモンド膜中に
導入することができる。
た支持体を反応器内の強度分布の異なるプラズマ領域内
に載置して被成膜基板上にダイヤモンド膜を合成するの
で低濃度に制御性良く不純物元素をダイヤモンド膜中に
導入することができる。
【図１】本発明の一実施例のｐ形ダイヤモンド膜の成膜
方法の根拠となるＣＶＤ原料ガス中のＢ2 Ｈ6 濃度と得
られたダイヤモンド膜中のＢ濃度との関係線図
方法の根拠となるＣＶＤ原料ガス中のＢ2 Ｈ6 濃度と得
られたダイヤモンド膜中のＢ濃度との関係線図
【図２】本発明の実施例に用いたμ波プラズマＣＶＤ装
置の概略断面図
置の概略断面図
【図３】本発明の別の実施例のｎ形ダイヤモンド膜の成
膜方法の根拠となるＣＶＤ原料ガス中のＰＨ3 濃度と得
られたダイヤモンド膜中のＰ濃度との関係線図
膜方法の根拠となるＣＶＤ原料ガス中のＰＨ3 濃度と得
られたダイヤモンド膜中のＰ濃度との関係線図
【図４】第２の発明の実施例に係るマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ装置を示す概略図
ＣＶＤ装置を示す概略図
【図５】第２の発明の実施例に係る方法で成膜されたダ
イヤモンド膜につきラマンスペクトルを示す線図
イヤモンド膜につきラマンスペクトルを示す線図
１ 反応管 １Ａ 反応内管 １Ｂ プラズマ領域 ２ 原料ガス ３ μ波発振器 ４ 導波管 ５ プランジャ ６ 被成膜基板
Claims (12)
- 【請求項１】反応器中に所期の伝導形の付与に必要な不
純物を含む原料ガスを導入してＣＶＤ法でダイヤモンド
膜を合成する際に、予め反応器の内部に前記不純物を付
着させておくことを特徴とするダイヤモンド膜の成膜方
法。 - 【請求項２】予め反応器中に不純物を含む原料ガスを導
入してＣＶＤ法で反応器の内部に不純物を付着させる請
求項１記載のダイヤモンド膜の成膜方法。 - 【請求項３】不純物を含む原料ガスがＢ2 Ｈ6 を含むガ
スである請求項２記載のダイヤモンド膜の成膜方法。 - 【請求項４】原料ガス中のＢ2 Ｈ6 含有率が２．５ｐｐ
ｍ以上である請求項３記載のダイヤモンド膜の成膜方
法。 - 【請求項５】不純物を含む原料ガスがＰＨ3 を含むガス
である請求項２記載のダイヤモンド膜の成膜方法。 - 【請求項６】原料ガス中のＰＨ3 含有率が８０ｐｐｍ以
上である請求項５記載のダイヤモンド膜の成膜方法。 - 【請求項７】予めスパッタ法により反応器の内部に不純
物を付着させる請求項１記載のダイヤモンド膜の成膜方
法。 - 【請求項８】予め反応器中に不純物を含む液体物質を供
給して反応器の内部に不純物を付着させる請求項１記載
のダイヤモンド膜の成膜方法。 - 【請求項９】不純物を含む液体物質がホウ酸のアルコー
ルおよびアセトンの混合液への溶液である請求項８記載
のダイヤモンド膜の成膜方法。 - 【請求項１０】不純物を含む液体物質が五酸化リンのア
ルコールおよびアセトンの混合液への溶液である請求項
８記載のダイヤモンド膜の成膜方法。 - 【請求項１１】所期の伝導形の付与に必要な不純物元素
を支持体に付着し、前記支持体を反応器内の強度分布の
異なるプラズマ領域内に載置し、反応器内にダイヤモン
ド膜を合成する原料ガスを導入してＣＶＤ法により被成
膜基板上にダイヤモンド膜を成長させることを特徴とす
るダイヤモンド膜の成膜方法。 - 【請求項１２】請求項１１に記載のダイヤモンド膜の成
膜方法において支持体は反応内管であることを特徴とす
るダイヤモンド膜の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6183494A JPH0710691A (ja) | 1993-04-27 | 1994-03-31 | ダイヤモンド膜の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-99906 | 1993-04-27 | ||
| JP9990693 | 1993-04-27 | ||
| JP6183494A JPH0710691A (ja) | 1993-04-27 | 1994-03-31 | ダイヤモンド膜の成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0710691A true JPH0710691A (ja) | 1995-01-13 |
Family
ID=26402917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6183494A Pending JPH0710691A (ja) | 1993-04-27 | 1994-03-31 | ダイヤモンド膜の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0710691A (ja) |
-
1994
- 1994-03-31 JP JP6183494A patent/JPH0710691A/ja active Pending
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