JPH09208387A - ダイヤモンド合成方法 - Google Patents
ダイヤモンド合成方法Info
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- JPH09208387A JPH09208387A JP2125996A JP2125996A JPH09208387A JP H09208387 A JPH09208387 A JP H09208387A JP 2125996 A JP2125996 A JP 2125996A JP 2125996 A JP2125996 A JP 2125996A JP H09208387 A JPH09208387 A JP H09208387A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大面積の単結晶ダイヤモンドを気相により合
成するダイヤモンド合成方法を提供する。 【解決手段】 気相合成方法により単結晶基板上にダイ
ヤモンド膜をエピタキシャル成長するダイヤモンド合成
方法において、単結晶基板１０上に発生するダイヤモン
ドの核１８の方位方向が、単結晶基板１０の方位方向と
ほぼ一致するように、単結晶基板１０の面内の特定の方
位方向に電流を流しながらダイヤモンドを合成する。
成するダイヤモンド合成方法を提供する。 【解決手段】 気相合成方法により単結晶基板上にダイ
ヤモンド膜をエピタキシャル成長するダイヤモンド合成
方法において、単結晶基板１０上に発生するダイヤモン
ドの核１８の方位方向が、単結晶基板１０の方位方向と
ほぼ一致するように、単結晶基板１０の面内の特定の方
位方向に電流を流しながらダイヤモンドを合成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンドの合
成方法に係り、特に気相においてダイヤモンドをヘテロ
エピタキシャル成長するダイヤモンド合成方法に関す
る。
成方法に係り、特に気相においてダイヤモンドをヘテロ
エピタキシャル成長するダイヤモンド合成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは、ビッカース硬度が１０
０００と、地球上で最も硬い材料であり、ヤング率も高
く、耐磨耗性・化学的安定性にも優れている。また、熱
伝導率も２０００Ｗ／ｍＫと銅の４倍も高く、絶縁性に
優れ、誘電率も低い。更に、赤外域から紫外域までの広
い波長範囲で透明で、しかも不純物のドーピングにより
半導体にもなる。
０００と、地球上で最も硬い材料であり、ヤング率も高
く、耐磨耗性・化学的安定性にも優れている。また、熱
伝導率も２０００Ｗ／ｍＫと銅の４倍も高く、絶縁性に
優れ、誘電率も低い。更に、赤外域から紫外域までの広
い波長範囲で透明で、しかも不純物のドーピングにより
半導体にもなる。
【０００３】このような優れた性質のため、ダイヤモン
ドは工具材料等として必要不可欠な存在であるばかりで
なく、耐磨耗性コーティング、スピーカの振動板、光学
部品の透明コーティング、半導体素子のパッシベーショ
ン膜、ヒートシンク、回路基板、耐環境素子、青色発光
素子、高速高出力素子等、きわめて広い分野での応用が
期待されている。
ドは工具材料等として必要不可欠な存在であるばかりで
なく、耐磨耗性コーティング、スピーカの振動板、光学
部品の透明コーティング、半導体素子のパッシベーショ
ン膜、ヒートシンク、回路基板、耐環境素子、青色発光
素子、高速高出力素子等、きわめて広い分野での応用が
期待されている。
【０００４】このようなダイヤモンドの応用技術分野に
おいて、大面積の単結晶ダイヤモンドを合成することは
重要であり、種々の研究が成されている。従来、ダイヤ
モンドの気相合成方法では、下地基板としてダイヤモン
ドや立方晶のＢＮ（窒化硼素）を用いることにより、ダ
イヤモンド膜のエピタキシャル成長が実現されていた。
おいて、大面積の単結晶ダイヤモンドを合成することは
重要であり、種々の研究が成されている。従来、ダイヤ
モンドの気相合成方法では、下地基板としてダイヤモン
ドや立方晶のＢＮ（窒化硼素）を用いることにより、ダ
イヤモンド膜のエピタキシャル成長が実現されていた。
【０００５】また、最近では、シリコン基板の表面に網
目構造をもつＳｉＣ（シリコンカーバイド）層を形成
し、その上層にダイヤモンドを合成することにより、ヘ
テロエピタキシャル成長に近い、配向性の高いダイヤモ
ンド膜の合成が行われている。
目構造をもつＳｉＣ（シリコンカーバイド）層を形成
し、その上層にダイヤモンドを合成することにより、ヘ
テロエピタキシャル成長に近い、配向性の高いダイヤモ
ンド膜の合成が行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のダイヤモンド合成方法では、大面積の単結晶ダイヤ
モンド膜を得ることは困難であった。また、網目構造を
もつＳｉＣ層上にダイヤモンドを合成するダイヤモンド
合成方法では、膜の配向性は高いものの、核の面方位ば
らつきを小さくできなかった。
来のダイヤモンド合成方法では、大面積の単結晶ダイヤ
モンド膜を得ることは困難であった。また、網目構造を
もつＳｉＣ層上にダイヤモンドを合成するダイヤモンド
合成方法では、膜の配向性は高いものの、核の面方位ば
らつきを小さくできなかった。
【０００７】本発明の目的は、大面積の単結晶ダイヤモ
ンドを気相により合成するダイヤモンド合成方法を提供
することにある。
ンドを気相により合成するダイヤモンド合成方法を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、気相合成方
法により単結晶基板上にダイヤモンド膜をエピタキシャ
ル成長するダイヤモンド合成方法において、前記単結晶
基板上に発生するダイヤモンドの核の方位方向が、前記
単結晶基板の方位方向とほぼ一致するように、前記単結
晶基板の面内の特定の方位方向に電流を流しながらダイ
ヤモンドを合成することを特徴とするダイヤモンド合成
方法によって達成される。このようにしてダイヤモンド
を合成することにより、単結晶基板上にダイヤモンド膜
をエピタキシャル成長することができる。
法により単結晶基板上にダイヤモンド膜をエピタキシャ
ル成長するダイヤモンド合成方法において、前記単結晶
基板上に発生するダイヤモンドの核の方位方向が、前記
単結晶基板の方位方向とほぼ一致するように、前記単結
晶基板の面内の特定の方位方向に電流を流しながらダイ
ヤモンドを合成することを特徴とするダイヤモンド合成
方法によって達成される。このようにしてダイヤモンド
を合成することにより、単結晶基板上にダイヤモンド膜
をエピタキシャル成長することができる。
【０００９】また、単に特定の方位方向に電流を流すこ
とによってダイヤモンド膜のエピタキシャル成長ができ
るので、大面積の単結晶ダイヤモンドを容易に合成する
ことができる。また、上記のダイヤモンド合成方法にお
いて、前記単結晶基板は、シリコン基板、又はβ−Ｓｉ
Ｃ基板であることが望ましい。
とによってダイヤモンド膜のエピタキシャル成長ができ
るので、大面積の単結晶ダイヤモンドを容易に合成する
ことができる。また、上記のダイヤモンド合成方法にお
いて、前記単結晶基板は、シリコン基板、又はβ−Ｓｉ
Ｃ基板であることが望ましい。
【００１０】また、上記のダイヤモンド合成方法におい
て、前記単結晶基板は、Ｎｉ、Ｃｕ、又はこれらを主成
分とする合金よりなる基板であることが望ましい。ま
た、上記のダイヤモンド合成方法において、前記単結晶
基板の面方位が（１００）である場合には、前記特定の
方位方向を［１００］方向、又は［１１０］方向とする
ことが望ましい。
て、前記単結晶基板は、Ｎｉ、Ｃｕ、又はこれらを主成
分とする合金よりなる基板であることが望ましい。ま
た、上記のダイヤモンド合成方法において、前記単結晶
基板の面方位が（１００）である場合には、前記特定の
方位方向を［１００］方向、又は［１１０］方向とする
ことが望ましい。
【００１１】また、上記のダイヤモンド合成方法におい
て、前記単結晶基板の面方位が（１１０）である場合に
は、前記特定の方位方向を［１００］方向、［１１１］
方向、又は［１１０］方向とすることが望ましい。ま
た、上記のダイヤモンド合成方法において、前記単結晶
基板の面方位が（１１１）である場合には、前記特定の
方位方向を［１１０］方向、又は［１１２］方向とする
ことが望ましい。
て、前記単結晶基板の面方位が（１１０）である場合に
は、前記特定の方位方向を［１００］方向、［１１１］
方向、又は［１１０］方向とすることが望ましい。ま
た、上記のダイヤモンド合成方法において、前記単結晶
基板の面方位が（１１１）である場合には、前記特定の
方位方向を［１１０］方向、又は［１１２］方向とする
ことが望ましい。
【００１２】また、上記のダイヤモンド合成方法におい
て、前記核を発生する成膜初期過程においてのみ電流を
流すことが望ましい。
て、前記核を発生する成膜初期過程においてのみ電流を
流すことが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】本願発明の一実施形態によるダイ
ヤモンド合成方法を図１を用いて説明する。図１は本実
施形態によるダイヤモンド合成方法の原理を説明する模
式図である。本願発明によるダイヤモンド合成方法は、
本願発明者が見いだした新たな現象によるものである。
ヤモンド合成方法を図１を用いて説明する。図１は本実
施形態によるダイヤモンド合成方法の原理を説明する模
式図である。本願発明によるダイヤモンド合成方法は、
本願発明者が見いだした新たな現象によるものである。
【００１４】すなわち、本願発明者は、シリコン基板の
特定の方位方向に沿って電流を流しながらダイヤモンド
合成を行うことにより、シリコン基板上に発生するダイ
ヤモンドの核の方位方向がシリコン基板面内の方位方向
に沿って成長することを新たに見いだした。さらに、シ
リコン基板の面方位に配向するようにダイヤモンドの合
成条件を設定することにより、シリコン基板上にダイヤ
モンド膜をエピタキシャル成長できることを新たに見い
だした。
特定の方位方向に沿って電流を流しながらダイヤモンド
合成を行うことにより、シリコン基板上に発生するダイ
ヤモンドの核の方位方向がシリコン基板面内の方位方向
に沿って成長することを新たに見いだした。さらに、シ
リコン基板の面方位に配向するようにダイヤモンドの合
成条件を設定することにより、シリコン基板上にダイヤ
モンド膜をエピタキシャル成長できることを新たに見い
だした。
【００１５】上記の現象を、図１の模式図を例に説明す
る。ダイヤモンド膜の合成に先立って、（１００）シリ
コン基板１０上に、例えば、シリコン基板１０の面内
［０１０］方向に延在する２つの電極１２、１４を形成
しておく。これら電極１２、１４間に定電流電源１６を
接続すると、電流は、シリコン基板１０の［１００］方
向に沿って流れることになる。
る。ダイヤモンド膜の合成に先立って、（１００）シリ
コン基板１０上に、例えば、シリコン基板１０の面内
［０１０］方向に延在する２つの電極１２、１４を形成
しておく。これら電極１２、１４間に定電流電源１６を
接続すると、電流は、シリコン基板１０の［１００］方
向に沿って流れることになる。
【００１６】このような基板を用い、電極１２、１４間
に電流を流しながらシリコン基板１０上にダイヤモンド
合成を行うと、合成されたダイヤモンドの核１８は、核
１８の［１００］方向がシリコン基板１０面内の［１０
０］方向に沿って成長する。すなわち、シリコン基板１
０上に、シリコン基板１０と同じ面方位を有する核１８
を形成することができる。
に電流を流しながらシリコン基板１０上にダイヤモンド
合成を行うと、合成されたダイヤモンドの核１８は、核
１８の［１００］方向がシリコン基板１０面内の［１０
０］方向に沿って成長する。すなわち、シリコン基板１
０上に、シリコン基板１０と同じ面方位を有する核１８
を形成することができる。
【００１７】この後、ダイヤモンドの面方位が［１０
０］配向となるように合成条件を設定すれば、合成され
たダイヤモンドは核１８の面方位に沿って成長し、シリ
コン基板１０上にダイヤモンド膜のエピタキシャル成長
をすることができる。なお、シリコン基板１０に流す電
流は、成長の初期過程において核１８の方位成長を助長
するためであるため、核１８の形成後は電流を流す必要
はない。
０］配向となるように合成条件を設定すれば、合成され
たダイヤモンドは核１８の面方位に沿って成長し、シリ
コン基板１０上にダイヤモンド膜のエピタキシャル成長
をすることができる。なお、シリコン基板１０に流す電
流は、成長の初期過程において核１８の方位成長を助長
するためであるため、核１８の形成後は電流を流す必要
はない。
【００１８】このように、ダイヤモンドの合成過程にお
いて、少なくとも核１８が形成される初期過程でシリコ
ン基板１０の特定の方位方向に電流を流すことにより、
シリコン基板１０の面方位に沿ってダイヤモンドを成長
することができる。基板に電流を流しながらダイヤモン
ドの合成を行うことにより下地結晶方位に沿ってダイヤ
モンドの核が形成されるのは、基板表面に電流が流れる
ことにより基板表面に吸着された前駆体（プレカーサ：
precursor）の拡散や表面反応に方向性が現れるためと
考えられる。
いて、少なくとも核１８が形成される初期過程でシリコ
ン基板１０の特定の方位方向に電流を流すことにより、
シリコン基板１０の面方位に沿ってダイヤモンドを成長
することができる。基板に電流を流しながらダイヤモン
ドの合成を行うことにより下地結晶方位に沿ってダイヤ
モンドの核が形成されるのは、基板表面に電流が流れる
ことにより基板表面に吸着された前駆体（プレカーサ：
precursor）の拡散や表面反応に方向性が現れるためと
考えられる。
【００１９】このような現象を他の面方位や材料につい
て調査した結果、ダイヤモンドの核の方位成長がみられ
るのは、（１００）シリコン基板の［１００］方向に電
流を流した場合のみではないことが判った。例えば、
（１１０）シリコン基板、（１１１）シリコン基板を用
いた場合にも、電流を流すことにより核の方位成長がみ
られた。
て調査した結果、ダイヤモンドの核の方位成長がみられ
るのは、（１００）シリコン基板の［１００］方向に電
流を流した場合のみではないことが判った。例えば、
（１１０）シリコン基板、（１１１）シリコン基板を用
いた場合にも、電流を流すことにより核の方位成長がみ
られた。
【００２０】また、電流を流す方向を［１１０］、［１
１１］、又は［１１２］とすることによっても、下地の
基板と同じ面方位を有するダイヤモンドの核を形成する
ことができた。なお、（１００）シリコン基板を用いた
場合には［１００］方向に電流を流したときに、（１１
０）シリコン基板を用いた場合には［１１１］方向に電
流を流したときに、（１１１）シリコン基板を用いた場
合には［１１０］方向に電流を流したときに最も配向性
が高いダイヤモンド膜を合成することができた。但し、
これらのうち、（１００）基板を用いた場合が最も配向
性に優れていた。
１１］、又は［１１２］とすることによっても、下地の
基板と同じ面方位を有するダイヤモンドの核を形成する
ことができた。なお、（１００）シリコン基板を用いた
場合には［１００］方向に電流を流したときに、（１１
０）シリコン基板を用いた場合には［１１１］方向に電
流を流したときに、（１１１）シリコン基板を用いた場
合には［１１０］方向に電流を流したときに最も配向性
が高いダイヤモンド膜を合成することができた。但し、
これらのうち、（１００）基板を用いた場合が最も配向
性に優れていた。
【００２１】また、下地基板として立方晶のβ−ＳｉＣ
基板を用いた場合にも核の方位成長がみられ、ダイヤモ
ンドをヘテロエピタキシャル成長することができた。さ
らに、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、又はこれらを主
成分とするＦＣＣ（面心立方：Face-Centered Cubic）
構造の合金を下地基板として用いた場合にも、ダイヤモ
ンドの核の面方位整合がみられた。
基板を用いた場合にも核の方位成長がみられ、ダイヤモ
ンドをヘテロエピタキシャル成長することができた。さ
らに、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、又はこれらを主
成分とするＦＣＣ（面心立方：Face-Centered Cubic）
構造の合金を下地基板として用いた場合にも、ダイヤモ
ンドの核の面方位整合がみられた。
【００２２】このような合金としては、例えば、Ｎｉに
Ｆｅ（鉄）やＣｒ（クロム）を添加した合金、ＣｕにＡ
ｕ（金）やＡｇ（銀）を添加した合金を適用することが
できる。これら金属を添加することにより合金の格子定
数をダイヤモンドの格子定数に近づけることができるの
で、エピタキシャル成長を行ううえで望ましいからであ
る。
Ｆｅ（鉄）やＣｒ（クロム）を添加した合金、ＣｕにＡ
ｕ（金）やＡｇ（銀）を添加した合金を適用することが
できる。これら金属を添加することにより合金の格子定
数をダイヤモンドの格子定数に近づけることができるの
で、エピタキシャル成長を行ううえで望ましいからであ
る。
【００２３】このように、本実施形態によれば、単結晶
基板の特定の方位方向に電流を流した状態でダイヤモン
ドの核を形成することにより、その特定方向に沿ってダ
イヤモンドの核を形成することができる。また、この核
に沿ってダイヤモンド膜を成長することにより、ダイヤ
モンド膜のエピタキシャル成長を行うことができる。
基板の特定の方位方向に電流を流した状態でダイヤモン
ドの核を形成することにより、その特定方向に沿ってダ
イヤモンドの核を形成することができる。また、この核
に沿ってダイヤモンド膜を成長することにより、ダイヤ
モンド膜のエピタキシャル成長を行うことができる。
【００２４】なお、本願発明においては、単結晶基板の
特定の方位方向に電流を流しながら核形成を行うことが
重要であり、いかなる気相合成方法を用いても差し支え
ない。例えば、ＤＣプラズマジェットＣＶＤ法を用いた
場合であっても、マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いた
場合であっても、ダイヤモンド膜をエピタキシャル成長
することができる。
特定の方位方向に電流を流しながら核形成を行うことが
重要であり、いかなる気相合成方法を用いても差し支え
ない。例えば、ＤＣプラズマジェットＣＶＤ法を用いた
場合であっても、マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いた
場合であっても、ダイヤモンド膜をエピタキシャル成長
することができる。
【００２５】
【実施例】以下に、本願発明によるダイヤモンド合成方
法の実施例を説明する。 ［実施例１］比抵抗が約１×１０3［Ω・ｃｍ］の（１
００）シリコン基板を［１００］方向に切断し、２０×
２０×０．５ｍｍの基板を得た。このように形成した基
板の両端に２０×２ｍｍのタングステン製電極をスパッ
タ法により形成した。
法の実施例を説明する。 ［実施例１］比抵抗が約１×１０3［Ω・ｃｍ］の（１
００）シリコン基板を［１００］方向に切断し、２０×
２０×０．５ｍｍの基板を得た。このように形成した基
板の両端に２０×２ｍｍのタングステン製電極をスパッ
タ法により形成した。
【００２６】次いで、この基板をＤＣプラズマジェット
ＣＶＤ装置内に載置し、基板に形成した両電極間に定電
流電源を接続した。ここで、本実施例に用いたＤＣプラ
ズマジェットＣＶＤ装置について図２を用いて説明す
る。成膜を行うチャンバ２０には、基板を載置する基板
ホルダ２２と、プラズマを発生するプラズマトーチ２４
が設けられている。また、チャンバ２０には、チャンバ
２０内を減圧し、又は不要のガスを排気する排気系２６
が接続されている。
ＣＶＤ装置内に載置し、基板に形成した両電極間に定電
流電源を接続した。ここで、本実施例に用いたＤＣプラ
ズマジェットＣＶＤ装置について図２を用いて説明す
る。成膜を行うチャンバ２０には、基板を載置する基板
ホルダ２２と、プラズマを発生するプラズマトーチ２４
が設けられている。また、チャンバ２０には、チャンバ
２０内を減圧し、又は不要のガスを排気する排気系２６
が接続されている。
【００２７】プラズマトーチ２４には、プラズマを発生
させるための電源２８と、原料ガスを導入するためのガ
ス導入配管３０が接続されている。ダイヤモンドを成膜
するＳｉ基板１０は、石英ガラス３２を介して基板ホル
ダ２２上に固定されており、電極１２、１４間には定電
流電源３４が接続されている。
させるための電源２８と、原料ガスを導入するためのガ
ス導入配管３０が接続されている。ダイヤモンドを成膜
するＳｉ基板１０は、石英ガラス３２を介して基板ホル
ダ２２上に固定されており、電極１２、１４間には定電
流電源３４が接続されている。
【００２８】ＤＣプラズマジェットＣＶＤ法は、プラズ
マトーチ２４により発生したプラズマを噴射させてプラ
ズマジェットを形成し、基板１０上において薄膜を形成
するものである。プラズマジェットを用いることにより
プラズマ温度を増加させ、反応を促進させる方法であ
る。このようにしてＤＣプラズマジェットＣＶＤ装置内
に基板１０を載置した後、以下の手順によりダイヤモン
ド膜の合成を行った。
マトーチ２４により発生したプラズマを噴射させてプラ
ズマジェットを形成し、基板１０上において薄膜を形成
するものである。プラズマジェットを用いることにより
プラズマ温度を増加させ、反応を促進させる方法であ
る。このようにしてＤＣプラズマジェットＣＶＤ装置内
に基板１０を載置した後、以下の手順によりダイヤモン
ド膜の合成を行った。
【００２９】チャンバ２０内を真空排気した後、定電流
電源３４より１０ｍＡの電流を供給し、Ｓｉ基板１０の
面内［１００］方向に電流を流した。次いで、ガス供給
配管３０よりガスを導入してプラズマを発生させ、１０
分間ダイヤモンド合成を行った。これによりダイヤモン
ドの核を形成した。このときの合成条件は、アルゴン流
量を２０リットル／ｍｉｎ、水素流量を２０リットル／
ｍｉｎ、メタン流量を１．０リットル／ｍｉｎ、放電出
力を５ｋＷ、圧力を５０Ｔｏｒｒ、基板温度を９００℃
とした。
電源３４より１０ｍＡの電流を供給し、Ｓｉ基板１０の
面内［１００］方向に電流を流した。次いで、ガス供給
配管３０よりガスを導入してプラズマを発生させ、１０
分間ダイヤモンド合成を行った。これによりダイヤモン
ドの核を形成した。このときの合成条件は、アルゴン流
量を２０リットル／ｍｉｎ、水素流量を２０リットル／
ｍｉｎ、メタン流量を１．０リットル／ｍｉｎ、放電出
力を５ｋＷ、圧力を５０Ｔｏｒｒ、基板温度を９００℃
とした。
【００３０】続いて、基板１０への通電を中止し、引き
続き、同じ条件で５０分間のダイヤモンド合成を行っ
た。このようにして合成したダイヤモンド膜を偏光光学
顕微鏡、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡：Scanning Electro
n Microscope）により観察し、Ｘ線回折、ＬＥＥＤ（低
速電子線回折：Low Energy Electron Diffraction）に
より結晶性の評価を行った。
続き、同じ条件で５０分間のダイヤモンド合成を行っ
た。このようにして合成したダイヤモンド膜を偏光光学
顕微鏡、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡：Scanning Electro
n Microscope）により観察し、Ｘ線回折、ＬＥＥＤ（低
速電子線回折：Low Energy Electron Diffraction）に
より結晶性の評価を行った。
【００３１】その結果、合成したダイヤモンド膜は膜厚
が約３０μｍの平滑な膜であった。また、Ｘ線回折では
ダイヤモンドの（４００）回折線のみが検出され、ＬＥ
ＥＤではシリコン基板の結晶方向と同じ結晶方位の単結
晶ダイヤモンドの回折パターンが検出された。 ［実施例２］比抵抗が約１×１０3［Ω・ｃｍ］の（１
００）シリコン基板を［１１０］方向に切断し、２０×
２０×０．５ｍｍの基板を得た。このように形成した基
板の両端に２０×２ｍｍのタングステン製電極をスパッ
タ法により形成した。
が約３０μｍの平滑な膜であった。また、Ｘ線回折では
ダイヤモンドの（４００）回折線のみが検出され、ＬＥ
ＥＤではシリコン基板の結晶方向と同じ結晶方位の単結
晶ダイヤモンドの回折パターンが検出された。 ［実施例２］比抵抗が約１×１０3［Ω・ｃｍ］の（１
００）シリコン基板を［１１０］方向に切断し、２０×
２０×０．５ｍｍの基板を得た。このように形成した基
板の両端に２０×２ｍｍのタングステン製電極をスパッ
タ法により形成した。
【００３２】次いで、この基板を、図２に示すＤＣプラ
ズマジェットＣＶＤ装置内に載置し、基板に形成した両
電極間に定電流電源３４を接続した。チャンバ２０内を
真空排気した後、定電流電源３４より１０ｍＡの電流を
供給し、基板１０の面内［１１０］方向に電流を流し
た。続いて、ガス供給配管３０よりガスを導入してプラ
ズマを発生させ、１０分間ダイヤモンド合成を行った。
これによりダイヤモンドの核を形成した。このときの合
成条件は、アルゴン流量を２０リットル／ｍｉｎ、水素
流量を２０リットル／ｍｉｎ、メタン流量を１．０リッ
トル／ｍｉｎ、放電出力を５ｋＷ、圧力を５０Ｔｏｒ
ｒ、基板温度を８００℃とした。
ズマジェットＣＶＤ装置内に載置し、基板に形成した両
電極間に定電流電源３４を接続した。チャンバ２０内を
真空排気した後、定電流電源３４より１０ｍＡの電流を
供給し、基板１０の面内［１１０］方向に電流を流し
た。続いて、ガス供給配管３０よりガスを導入してプラ
ズマを発生させ、１０分間ダイヤモンド合成を行った。
これによりダイヤモンドの核を形成した。このときの合
成条件は、アルゴン流量を２０リットル／ｍｉｎ、水素
流量を２０リットル／ｍｉｎ、メタン流量を１．０リッ
トル／ｍｉｎ、放電出力を５ｋＷ、圧力を５０Ｔｏｒ
ｒ、基板温度を８００℃とした。
【００３３】この後、基板１０への通電を中止し、引き
続き、同じ合成条件で５０分間のダイヤモンド合成を行
った。このようにして合成したダイヤモンド膜を偏光光
学顕微鏡、ＳＥＭにより観察し、Ｘ線回折、ＬＥＥＤに
より結晶性の評価を行った。その結果、合成したダイヤ
モンド膜は膜厚が約３０μｍの平滑な膜であった。ま
た、Ｘ線回折ではダイヤモンドの（４００）回折線のみ
が検出され、ＬＥＥＤではシリコン基板の結晶方向と同
じ結晶方位の単結晶ダイヤモンドの回折パターンが検出
された。 ［実施例３］比抵抗が約１×１０3［Ω・ｃｍ］の（１
１０）シリコン基板を［１１０］方向に切断し、２０×
２０×０．５ｍｍの基板を得た。このように形成した基
板の両端に２０×２ｍｍのタングステン製電極をスパッ
タ法により形成した。
続き、同じ合成条件で５０分間のダイヤモンド合成を行
った。このようにして合成したダイヤモンド膜を偏光光
学顕微鏡、ＳＥＭにより観察し、Ｘ線回折、ＬＥＥＤに
より結晶性の評価を行った。その結果、合成したダイヤ
モンド膜は膜厚が約３０μｍの平滑な膜であった。ま
た、Ｘ線回折ではダイヤモンドの（４００）回折線のみ
が検出され、ＬＥＥＤではシリコン基板の結晶方向と同
じ結晶方位の単結晶ダイヤモンドの回折パターンが検出
された。 ［実施例３］比抵抗が約１×１０3［Ω・ｃｍ］の（１
１０）シリコン基板を［１１０］方向に切断し、２０×
２０×０．５ｍｍの基板を得た。このように形成した基
板の両端に２０×２ｍｍのタングステン製電極をスパッ
タ法により形成した。
【００３４】次いで、この基板を、図２に示すＤＣプラ
ズマジェットＣＶＤ装置内に載置し、基板に形成した両
電極間に定電流電源３４を接続した。チャンバ２０内を
真空排気した後、定電流電源３４より４ｍＡの電流を供
給し、基板１０の面内［１１０］方向に電流を流した。
続いて、ガス供給配管３０よりガスを導入してプラズマ
を発生させ、１０分間ダイヤモンド合成を行った。これ
によりダイヤモンドの核を形成した。このときの合成条
件は、アルゴン流量を２０リットル／ｍｉｎ、水素流量
を２０リットル／ｍｉｎ、メタン流量を０．６リットル
／ｍｉｎ、放電出力を５ｋＷ、圧力を５０Ｔｏｒｒ、基
板温度を８００℃とした。
ズマジェットＣＶＤ装置内に載置し、基板に形成した両
電極間に定電流電源３４を接続した。チャンバ２０内を
真空排気した後、定電流電源３４より４ｍＡの電流を供
給し、基板１０の面内［１１０］方向に電流を流した。
続いて、ガス供給配管３０よりガスを導入してプラズマ
を発生させ、１０分間ダイヤモンド合成を行った。これ
によりダイヤモンドの核を形成した。このときの合成条
件は、アルゴン流量を２０リットル／ｍｉｎ、水素流量
を２０リットル／ｍｉｎ、メタン流量を０．６リットル
／ｍｉｎ、放電出力を５ｋＷ、圧力を５０Ｔｏｒｒ、基
板温度を８００℃とした。
【００３５】この後、基板１０への通電を中止し、引き
続き、同じ合成条件で５０分間のダイヤモンド合成を行
った。このようにして合成したダイヤモンド膜を偏光光
学顕微鏡により観察し、Ｘ線回折、ＬＥＥＤにより結晶
性の評価を行った。その結果、合成したダイヤモンド膜
は膜厚が約２５μｍの平滑な膜であった。また、Ｘ線回
折ではダイヤモンドの（２２０）の強い回折線が検出さ
れたが、（１１１）の回折線も僅かではあるが検出され
た。ＬＥＥＤではシリコン基板の結晶方向と同じ結晶方
位の単結晶ダイヤモンドの回折パターンが検出された。 ［実施例４］比抵抗が約１×１０-3［Ω・ｃｍ］の（１
００）ＳｉＣ基板を［１００］方向に切断し、２０×２
０×０．５ｍｍの基板を得た。このように形成した基板
の両端に２０×２ｍｍのタングステン製電極をスパッタ
法により形成した。
続き、同じ合成条件で５０分間のダイヤモンド合成を行
った。このようにして合成したダイヤモンド膜を偏光光
学顕微鏡により観察し、Ｘ線回折、ＬＥＥＤにより結晶
性の評価を行った。その結果、合成したダイヤモンド膜
は膜厚が約２５μｍの平滑な膜であった。また、Ｘ線回
折ではダイヤモンドの（２２０）の強い回折線が検出さ
れたが、（１１１）の回折線も僅かではあるが検出され
た。ＬＥＥＤではシリコン基板の結晶方向と同じ結晶方
位の単結晶ダイヤモンドの回折パターンが検出された。 ［実施例４］比抵抗が約１×１０-3［Ω・ｃｍ］の（１
００）ＳｉＣ基板を［１００］方向に切断し、２０×２
０×０．５ｍｍの基板を得た。このように形成した基板
の両端に２０×２ｍｍのタングステン製電極をスパッタ
法により形成した。
【００３６】次いで、この基板を、図２に示すＤＣプラ
ズマジェットＣＶＤ装置内に載置し、基板に形成した両
電極間に定電流電源３４を接続した。チャンバ２０内を
真空排気した後、定電流電源３４より１０ｍＡの電流を
供給し、基板１０の面内［１００］方向に電流を流し
た。続いて、ガス供給配管３０よりガスを導入してプラ
ズマを発生させ、１０分間ダイヤモンド合成を行った。
これによりダイヤモンドの核を形成した。このときの合
成条件は、アルゴン流量を２０リットル／ｍｉｎ、水素
流量を２０リットル／ｍｉｎ、メタン流量を１．０リッ
トル／ｍｉｎ、放電出力を５ｋＷ、圧力を５０Ｔｏｒ
ｒ、基板温度を８００℃とした。
ズマジェットＣＶＤ装置内に載置し、基板に形成した両
電極間に定電流電源３４を接続した。チャンバ２０内を
真空排気した後、定電流電源３４より１０ｍＡの電流を
供給し、基板１０の面内［１００］方向に電流を流し
た。続いて、ガス供給配管３０よりガスを導入してプラ
ズマを発生させ、１０分間ダイヤモンド合成を行った。
これによりダイヤモンドの核を形成した。このときの合
成条件は、アルゴン流量を２０リットル／ｍｉｎ、水素
流量を２０リットル／ｍｉｎ、メタン流量を１．０リッ
トル／ｍｉｎ、放電出力を５ｋＷ、圧力を５０Ｔｏｒ
ｒ、基板温度を８００℃とした。
【００３７】この後、基板１０への通電を中止し、引き
続き、同じ合成条件で５０分間のダイヤモンド合成を行
った。このようにして合成したダイヤモンド膜を偏光光
学顕微鏡により観察し、Ｘ線回折、ＬＥＥＤにより結晶
性の評価を行った。その結果、合成したダイヤモンド膜
は膜厚が約３０μｍの平滑な膜であった。また、Ｘ線回
折ではダイヤモンドの（４００）回折線のみが検出さ
れ、ＬＥＥＤではＳｉＣ基板の結晶方向と同じ結晶方位
の単結晶ダイヤモンドの回折パターンが検出された。 ［実施例５］比抵抗が約１×１０3［Ω・ｃｍ］の（１
００）シリコン基板を［１００］方向に切断し、１０×
１０×０．５ｍｍの基板を得た。このように形成した基
板の両端に１０×１ｍｍのＴｉ（チタン）製電極をスパ
ッタ法により形成した。
続き、同じ合成条件で５０分間のダイヤモンド合成を行
った。このようにして合成したダイヤモンド膜を偏光光
学顕微鏡により観察し、Ｘ線回折、ＬＥＥＤにより結晶
性の評価を行った。その結果、合成したダイヤモンド膜
は膜厚が約３０μｍの平滑な膜であった。また、Ｘ線回
折ではダイヤモンドの（４００）回折線のみが検出さ
れ、ＬＥＥＤではＳｉＣ基板の結晶方向と同じ結晶方位
の単結晶ダイヤモンドの回折パターンが検出された。 ［実施例５］比抵抗が約１×１０3［Ω・ｃｍ］の（１
００）シリコン基板を［１００］方向に切断し、１０×
１０×０．５ｍｍの基板を得た。このように形成した基
板の両端に１０×１ｍｍのＴｉ（チタン）製電極をスパ
ッタ法により形成した。
【００３８】次いで、この基板をマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ装置内に載置し、基板に形成した両電極間に定電流
電源を接続した。ここで、本実施例に用いたマイクロ波
プラズマＣＶＤ装置について図３を用いて説明する。成
膜を行うガラス管４０には、マイクロ波発振器４２より
出力されたマイクロ波をガラス管内に伝えてプラズマを
発生させるための導波管４４が設けられている。ガラス
管４０の一方からは原料ガスが導入されるようになって
おり、他方には排気系４６が接続されている。
ＶＤ装置内に載置し、基板に形成した両電極間に定電流
電源を接続した。ここで、本実施例に用いたマイクロ波
プラズマＣＶＤ装置について図３を用いて説明する。成
膜を行うガラス管４０には、マイクロ波発振器４２より
出力されたマイクロ波をガラス管内に伝えてプラズマを
発生させるための導波管４４が設けられている。ガラス
管４０の一方からは原料ガスが導入されるようになって
おり、他方には排気系４６が接続されている。
【００３９】ダイヤモンドを成膜する基板１０は、ガラ
ス管４０内に載置されており、電極１２、１４間には定
電流電源３４が接続されている。このようにしてマイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置内に基板１０を載置した後、以
下の手順によりダイヤモンド膜の合成を行った。ガラス
管４０内を真空排気した後、定電流電源３４より２ｍＡ
の電流を供給し、基板１０の面内［１００］方向に電流
を流した。
ス管４０内に載置されており、電極１２、１４間には定
電流電源３４が接続されている。このようにしてマイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置内に基板１０を載置した後、以
下の手順によりダイヤモンド膜の合成を行った。ガラス
管４０内を真空排気した後、定電流電源３４より２ｍＡ
の電流を供給し、基板１０の面内［１００］方向に電流
を流した。
【００４０】次いで、ガラス管４０内にガスを導入して
プラズマを発生させ、１時間のダイヤモンド合成を行っ
た。これによりダイヤモンドの核を形成した。このとき
の合成条件は、水素流量を１００ｓｃｃｍ、ＣＯ流量を
１０ｓｃｃｍ、放電出力を５００Ｗ、圧力を５０Ｔｏｒ
ｒ、基板温度を９００℃とした。続いて、基板１０への
通電を中止し、引き続き、同じ条件で５時間のダイヤモ
ンド合成を行った。
プラズマを発生させ、１時間のダイヤモンド合成を行っ
た。これによりダイヤモンドの核を形成した。このとき
の合成条件は、水素流量を１００ｓｃｃｍ、ＣＯ流量を
１０ｓｃｃｍ、放電出力を５００Ｗ、圧力を５０Ｔｏｒ
ｒ、基板温度を９００℃とした。続いて、基板１０への
通電を中止し、引き続き、同じ条件で５時間のダイヤモ
ンド合成を行った。
【００４１】このようにして合成したダイヤモンド膜を
偏光光学顕微鏡、ＳＥＭにより観察し、Ｘ線回折、ＬＥ
ＥＤにより結晶性の評価を行った。その結果、合成した
ダイヤモンド膜は膜厚が約１０μｍの平滑な膜であっ
た。また、Ｘ線回折ではダイヤモンドの（４００）回折
線のみが検出され、ＬＥＥＤではシリコン基板の結晶方
向と同じ結晶方位の単結晶ダイヤモンドの回折パターン
が検出された。 ［実施例６］比抵抗が約１×１０3［Ω・ｃｍ］の（１
００）シリコン基板を［１００］方向に切断し、１０×
１０×０．５ｍｍの基板を得た。その表面に、スパッタ
法により膜厚約２μｍのＮｉ（１００）膜をヘテロエピ
タキシャル成長した。
偏光光学顕微鏡、ＳＥＭにより観察し、Ｘ線回折、ＬＥ
ＥＤにより結晶性の評価を行った。その結果、合成した
ダイヤモンド膜は膜厚が約１０μｍの平滑な膜であっ
た。また、Ｘ線回折ではダイヤモンドの（４００）回折
線のみが検出され、ＬＥＥＤではシリコン基板の結晶方
向と同じ結晶方位の単結晶ダイヤモンドの回折パターン
が検出された。 ［実施例６］比抵抗が約１×１０3［Ω・ｃｍ］の（１
００）シリコン基板を［１００］方向に切断し、１０×
１０×０．５ｍｍの基板を得た。その表面に、スパッタ
法により膜厚約２μｍのＮｉ（１００）膜をヘテロエピ
タキシャル成長した。
【００４２】次いで、この基板を、図３に示すマイクロ
波プラズマＣＶＤ装置内に載置し、基板の両端に定電流
電源３４を接続した。ガラス管４０内を真空排気した
後、定電流電源３４より２ｍＡの電流を供給し、基板１
０上に形成したＮｉ膜の面内［１００］方向に電流を流
した。続いて、ガラス管４０内にガスを導入してプラズ
マを発生させ、１時間ダイヤモンド合成を行った。これ
によりダイヤモンドの核を形成した。このときの合成条
件は、水素流量を１００ｓｃｃｍ、ＣＯ流量を１０ｓｃ
ｃｍ、放電出力を５００Ｗ、圧力を５０Ｔｏｒｒ、基板
温度を８００℃とした。
波プラズマＣＶＤ装置内に載置し、基板の両端に定電流
電源３４を接続した。ガラス管４０内を真空排気した
後、定電流電源３４より２ｍＡの電流を供給し、基板１
０上に形成したＮｉ膜の面内［１００］方向に電流を流
した。続いて、ガラス管４０内にガスを導入してプラズ
マを発生させ、１時間ダイヤモンド合成を行った。これ
によりダイヤモンドの核を形成した。このときの合成条
件は、水素流量を１００ｓｃｃｍ、ＣＯ流量を１０ｓｃ
ｃｍ、放電出力を５００Ｗ、圧力を５０Ｔｏｒｒ、基板
温度を８００℃とした。
【００４３】この後、Ｎｉ膜への通電を中止し、引き続
き、同じ合成条件で５時間のダイヤモンド合成を行っ
た。このようにして合成したダイヤモンド膜を偏光光学
顕微鏡、ＳＥＭにより観察し、Ｘ線回折、ＬＥＥＤによ
り結晶性の評価を行った。その結果、合成したダイヤモ
ンド膜は膜厚が約６μｍの平滑な膜であった。また、Ｘ
線回折ではダイヤモンドの（４００）回折線のみが検出
された。ＬＥＥＤでは明確な回折パターンは得られなか
ったが、結晶ダイヤモンドに相当するブロードなパター
ンがみられた。膜の配向性は、シリコン基板やＳｉＣ基
板を用いた場合と比較して劣っていた。 ［実施例７］単結晶Ｃｕ基板を［１００］方向に切断
し、１０×１０×２ｍｍの基板を得た。
き、同じ合成条件で５時間のダイヤモンド合成を行っ
た。このようにして合成したダイヤモンド膜を偏光光学
顕微鏡、ＳＥＭにより観察し、Ｘ線回折、ＬＥＥＤによ
り結晶性の評価を行った。その結果、合成したダイヤモ
ンド膜は膜厚が約６μｍの平滑な膜であった。また、Ｘ
線回折ではダイヤモンドの（４００）回折線のみが検出
された。ＬＥＥＤでは明確な回折パターンは得られなか
ったが、結晶ダイヤモンドに相当するブロードなパター
ンがみられた。膜の配向性は、シリコン基板やＳｉＣ基
板を用いた場合と比較して劣っていた。 ［実施例７］単結晶Ｃｕ基板を［１００］方向に切断
し、１０×１０×２ｍｍの基板を得た。
【００４４】次いで、この基板を、図３に示すマイクロ
波プラズマＣＶＤ装置内に載置し、基板の両端に定電流
電源３４を接続した。ガラス管４０内を真空排気した
後、定電流電源３４より１０ｍＡの電流を供給し、Ｃｕ
基板１０の面内［１００］方向に電流を流した。続い
て、ガラス管４０内にガスを導入してプラズマを発生さ
せ、１時間ダイヤモンド合成を行った。これによりダイ
ヤモンドの核を形成した。このときの合成条件は、水素
流量を１００ｓｃｃｍ、ＣＯ流量を１０ｓｃｃｍ、放電
出力を５００Ｗ、圧力を５０Ｔｏｒｒ、基板温度を８０
０℃とした。
波プラズマＣＶＤ装置内に載置し、基板の両端に定電流
電源３４を接続した。ガラス管４０内を真空排気した
後、定電流電源３４より１０ｍＡの電流を供給し、Ｃｕ
基板１０の面内［１００］方向に電流を流した。続い
て、ガラス管４０内にガスを導入してプラズマを発生さ
せ、１時間ダイヤモンド合成を行った。これによりダイ
ヤモンドの核を形成した。このときの合成条件は、水素
流量を１００ｓｃｃｍ、ＣＯ流量を１０ｓｃｃｍ、放電
出力を５００Ｗ、圧力を５０Ｔｏｒｒ、基板温度を８０
０℃とした。
【００４５】この後、Ｃｕ基板１０への通電を中止し、
引き続き、同じ合成条件で５時間のダイヤモンド合成を
行った。このようにして合成したダイヤモンド膜を偏光
光学顕微鏡、ＳＥＭにより観察し、Ｘ線回折、ＬＥＥＤ
により結晶性の評価を行った。その結果、合成したダイ
ヤモンド膜は膜厚が約６μｍの平滑な膜であった。ま
た、Ｘ線回折ではダイヤモンドの（４００）回折線のみ
が検出された。ＬＥＥＤではＣｕ基板１０の結晶方向と
同じ結晶方位の単結晶ダイヤモンドの回折パターンが検
出されたが、パターンはシャープではなかった。膜の配
向性は実施例６の場合よりは優れていたが、シリコン基
板やＳｉＣ基板を用いた場合と比較して劣っていた。
引き続き、同じ合成条件で５時間のダイヤモンド合成を
行った。このようにして合成したダイヤモンド膜を偏光
光学顕微鏡、ＳＥＭにより観察し、Ｘ線回折、ＬＥＥＤ
により結晶性の評価を行った。その結果、合成したダイ
ヤモンド膜は膜厚が約６μｍの平滑な膜であった。ま
た、Ｘ線回折ではダイヤモンドの（４００）回折線のみ
が検出された。ＬＥＥＤではＣｕ基板１０の結晶方向と
同じ結晶方位の単結晶ダイヤモンドの回折パターンが検
出されたが、パターンはシャープではなかった。膜の配
向性は実施例６の場合よりは優れていたが、シリコン基
板やＳｉＣ基板を用いた場合と比較して劣っていた。
【００４６】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、気相合成
方法により単結晶基板上にダイヤモンド膜をエピタキシ
ャル成長するダイヤモンド合成方法において、前記単結
晶基板上に発生するダイヤモンドの核の方位方向が、単
結晶基板の方位方向とほぼ一致するように、単結晶基板
の面内の特定の方位方向に電流を流しながらダイヤモン
ドを合成するので、単結晶基板上にダイヤモンド膜をエ
ピタキシャル成長することができる。
方法により単結晶基板上にダイヤモンド膜をエピタキシ
ャル成長するダイヤモンド合成方法において、前記単結
晶基板上に発生するダイヤモンドの核の方位方向が、単
結晶基板の方位方向とほぼ一致するように、単結晶基板
の面内の特定の方位方向に電流を流しながらダイヤモン
ドを合成するので、単結晶基板上にダイヤモンド膜をエ
ピタキシャル成長することができる。
【００４７】また、単に特定の方位方向に電流を流すこ
とによってダイヤモンド膜のエピタキシャル成長ができ
るので、大面積の単結晶ダイヤモンドを容易に合成する
ことができる。また、上記のダイヤモンド合成方法にお
いて、単結晶基板としてシリコン基板、又はβ−ＳｉＣ
基板を用いれば、ダイヤモンド膜をエピタキシャル成長
することができる。
とによってダイヤモンド膜のエピタキシャル成長ができ
るので、大面積の単結晶ダイヤモンドを容易に合成する
ことができる。また、上記のダイヤモンド合成方法にお
いて、単結晶基板としてシリコン基板、又はβ−ＳｉＣ
基板を用いれば、ダイヤモンド膜をエピタキシャル成長
することができる。
【００４８】また、上記のダイヤモンド合成方法におい
て、単結晶基板としてＮｉ、Ｃｕ、又はこれらを主成分
とする合金よりなる基板を用いれば、ダイヤモンド膜を
エピタキシャル成長することができる。また、上記のダ
イヤモンド合成方法において、単結晶基板の面方位が
（１００）である場合に、特定の方位方向を［１００］
方向、又は［１１０］方向とすれば、配向性に優れたダ
イヤモンド膜をエピタキシャル成長することができる。
て、単結晶基板としてＮｉ、Ｃｕ、又はこれらを主成分
とする合金よりなる基板を用いれば、ダイヤモンド膜を
エピタキシャル成長することができる。また、上記のダ
イヤモンド合成方法において、単結晶基板の面方位が
（１００）である場合に、特定の方位方向を［１００］
方向、又は［１１０］方向とすれば、配向性に優れたダ
イヤモンド膜をエピタキシャル成長することができる。
【００４９】また、上記のダイヤモンド合成方法におい
て、単結晶基板の面方位が（１１０）である場合に、特
定の方位方向を［１００］方向、［１１１］方向、又は
［１１０］方向とすれば、配向性に優れたダイヤモンド
膜をエピタキシャル成長することができる。また、上記
のダイヤモンド合成方法において、単結晶基板の面方位
が（１１１）である場合に、特定の方位方向を［１１
０］方向、又は［１１２］方向とすれば、配向性に優れ
たダイヤモンド膜をエピタキシャル成長することができ
る。
て、単結晶基板の面方位が（１１０）である場合に、特
定の方位方向を［１００］方向、［１１１］方向、又は
［１１０］方向とすれば、配向性に優れたダイヤモンド
膜をエピタキシャル成長することができる。また、上記
のダイヤモンド合成方法において、単結晶基板の面方位
が（１１１）である場合に、特定の方位方向を［１１
０］方向、又は［１１２］方向とすれば、配向性に優れ
たダイヤモンド膜をエピタキシャル成長することができ
る。
【００５０】また、上記のダイヤモンド合成方法におい
て、核を発生する成膜初期過程においてのみ電流を流せ
ば、単結晶基板上にダイヤモンド膜をエピタキシャル成
長することができる。
て、核を発生する成膜初期過程においてのみ電流を流せ
ば、単結晶基板上にダイヤモンド膜をエピタキシャル成
長することができる。
【図１】本発明の一実施形態によるダイヤモンド合成方
法の原理を説明する模式図である。
法の原理を説明する模式図である。
【図２】本発明の一実施形態によるダイヤモンド合成方
法に用いたＤＣプラズマジェットＣＶＤ装置の概略を説
明する図である。
法に用いたＤＣプラズマジェットＣＶＤ装置の概略を説
明する図である。
【図３】本発明の一実施形態によるダイヤモンド合成方
法に用いたマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の概略を説明
する図である。
法に用いたマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の概略を説明
する図である。
１０…基板 １２…電極 １４…電極 １６…定電流電源 １８…核 ２０…チャンバ ２２…基板ホルダ ２４…プラズマトーチ ２６…排気系 ２８…電源 ３０…ガス導入配管 ３２…石英ガラス ３４…定電流電源 ４０…ガラス管 ４２…マイクロ波発振器 ４４…導波管 ４６…排気系
Claims (7)
- 【請求項１】 気相合成方法により単結晶基板上にダイ
ヤモンド膜をエピタキシャル成長するダイヤモンド合成
方法において、 前記単結晶基板上に発生するダイヤモンドの核の方位方
向が、前記単結晶基板の方位方向とほぼ一致するよう
に、前記単結晶基板の面内の特定の方位方向に電流を流
しながらダイヤモンドを合成することを特徴とするダイ
ヤモンド合成方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のダイヤモンド合成方法に
おいて、 前記単結晶基板は、シリコン基板、又はβ−ＳｉＣ基板
であることを特徴とするダイヤモンド合成方法。 - 【請求項３】 請求項１記載のダイヤモンド合成方法に
おいて、 前記単結晶基板は、Ｎｉ、Ｃｕ、又はこれらを主成分と
する合金よりなる基板であることを特徴とするダイヤモ
ンド合成方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のダイ
ヤモンド合成方法において、 前記単結晶基板の面方位が（１００）である場合には、
前記特定の方位方向を［１００］方向、又は［１１０］
方向とすることを特徴とするダイヤモンド合成方法。 - 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれかに記載のダイ
ヤモンド合成方法において、 前記単結晶基板の面方位が（１１０）である場合には、
前記特定の方位方向を［１００］方向、［１１１］方
向、又は［１１０］方向とすることを特徴とするダイヤ
モンド合成方法。 - 【請求項６】 請求項１乃至３のいずれかに記載のダイ
ヤモンド合成方法において、 前記単結晶基板の面方位が（１１１）である場合には、
前記特定の方位方向を［１１０］方向、又は［１１２］
方向とすることを特徴とするダイヤモンド合成方法。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載のダイ
ヤモンド合成方法において、 前記核を発生する成膜初期過程においてのみ電流を流す
ことを特徴とするダイヤモンド合成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2125996A JPH09208387A (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | ダイヤモンド合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2125996A JPH09208387A (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | ダイヤモンド合成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09208387A true JPH09208387A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=12050106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2125996A Withdrawn JPH09208387A (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | ダイヤモンド合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09208387A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110084285A1 (en) * | 2009-10-13 | 2011-04-14 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Base material for growing single crystal diamond and method for producing single crystal diamond substrate |
| US9752255B2 (en) | 2010-06-28 | 2017-09-05 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Base material on which single-crystal diamond is grown comprised of a base substrate, bonded single-crystal MgO layer, and heteroepitaxial film, and method for manufacturing a single-crystal diamond substrate on the base material |
-
1996
- 1996-02-07 JP JP2125996A patent/JPH09208387A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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