JPS62256794A - ダイヤモンド薄膜の作製方法 - Google Patents
ダイヤモンド薄膜の作製方法Info
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- JPS62256794A JPS62256794A JP9888886A JP9888886A JPS62256794A JP S62256794 A JPS62256794 A JP S62256794A JP 9888886 A JP9888886 A JP 9888886A JP 9888886 A JP9888886 A JP 9888886A JP S62256794 A JPS62256794 A JP S62256794A
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Landscapes
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、真空蒸着とイオン照射との併用によって、
基体上にダイヤモンド薄膜を作製する方法に関する。
基体上にダイヤモンド薄膜を作製する方法に関する。
従来、基体上にダイヤモンド薄膜を作製（合成）する手
段としては、炭化水素、有機化合物系のガスを用いたプ
ラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等の化学気相成長法が採ら
れていた。
段としては、炭化水素、有機化合物系のガスを用いたプ
ラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等の化学気相成長法が採ら
れていた。
ところが、上記のような従来方法には次のような問題が
あった。
あった。
■ 炭化水素、有機化合物系のガスではダイヤモンドの
結晶成長と同時にグラファイトの析出が生じる。
結晶成長と同時にグラファイトの析出が生じる。
■ 基体およびガス雰囲気を高温加熱（例えば８００℃
〜１０００℃程度）して処理する必要があるため、基体
として使用できる材質が大幅に限定される。
〜１０００℃程度）して処理する必要があるため、基体
として使用できる材質が大幅に限定される。
■ 気相中で生じるイオンの運動エネルギーは高々数十
〜数百ｅＶ程度であるため、基体に到達する際の当該イ
オンのエネルギーは極めて小さく、従ってダイヤモンド
薄膜は基体との密着性が悪く剥離し易い。
〜数百ｅＶ程度であるため、基体に到達する際の当該イ
オンのエネルギーは極めて小さく、従ってダイヤモンド
薄膜は基体との密着性が悪く剥離し易い。
そこでこの発明は、上記のような問題点を解決したダイ
ヤモンド薄膜の作製方法を提供すること目的とする。
ヤモンド薄膜の作製方法を提供すること目的とする。
この発明のダイヤモンド薄膜の作製方法は、真空中で基
体に対して、炭素の蒸着と、水素、不活性ガス、炭化水
素および有機化合物の少なくとも一種から成るガスとケ
イ素系ガスとの混合ガスをイオン化して得られかつ加速
されたイオンの照射とを行うことによって、当該基体上
にダイヤモンド薄膜を作製することを特徴とする。
体に対して、炭素の蒸着と、水素、不活性ガス、炭化水
素および有機化合物の少なくとも一種から成るガスとケ
イ素系ガスとの混合ガスをイオン化して得られかつ加速
されたイオンの照射とを行うことによって、当該基体上
にダイヤモンド薄膜を作製することを特徴とする。
基体に炭素蒸着と上記のようなイオン照射とを行うと、
照射イオンは、基体に蒸着されたグラファイト構造の炭
素からダイヤモンド結晶を得るための核形成エネルギー
供給源として作用し、これによって基体上にダイヤモン
ド薄膜が作製される。
照射イオンは、基体に蒸着されたグラファイト構造の炭
素からダイヤモンド結晶を得るための核形成エネルギー
供給源として作用し、これによって基体上にダイヤモン
ド薄膜が作製される。
第１図は、この発明に係る方法を実施する装置の一例を
示す概略図である。真空容器（図示省略）内に、例えば
ホルダー２に取り付けられて基体（例えば基板）２０が
収納されており、当該基体２０に向けて蒸発源４および
イオン源１０が配置されている。基体２０としては、例
えば金属、セラミックス等の種々のものが採り得る。蒸
発源４は例えば電子ビーム蒸発源であり、蒸発材料とし
て炭素６を有しており、それを加熱蒸気化して基体２０
の表面に蒸着させることができる。イオン源１０は例え
ばパケット型イオン源が好ましく、それによれば供給さ
れたガスＧをイオン化して均一で大面積のイオン１２を
加速して基体２０の表面に向けて照射することができる
ので、一度に大面積の処理が可能になる。尚、１４は基
体２０上に作製される薄膜の膜厚モニタである。
示す概略図である。真空容器（図示省略）内に、例えば
ホルダー２に取り付けられて基体（例えば基板）２０が
収納されており、当該基体２０に向けて蒸発源４および
イオン源１０が配置されている。基体２０としては、例
えば金属、セラミックス等の種々のものが採り得る。蒸
発源４は例えば電子ビーム蒸発源であり、蒸発材料とし
て炭素６を有しており、それを加熱蒸気化して基体２０
の表面に蒸着させることができる。イオン源１０は例え
ばパケット型イオン源が好ましく、それによれば供給さ
れたガスＧをイオン化して均一で大面積のイオン１２を
加速して基体２０の表面に向けて照射することができる
ので、一度に大面積の処理が可能になる。尚、１４は基
体２０上に作製される薄膜の膜厚モニタである。
イオン源１０に供給するガスＧとしては、水素、アルゴ
ン等の不活性ガス、炭化水素および有機化合物の少なく
とも一種から成るガスに、即ちこれらの単一ガスまたは
混合ガスに、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン
（ＳｉｚＨａ）等のケイ素系ガスを例えばＯ，１〜１０
％（体積％）程度混入した混合ガスを用いる。
ン等の不活性ガス、炭化水素および有機化合物の少なく
とも一種から成るガスに、即ちこれらの単一ガスまたは
混合ガスに、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン
（ＳｉｚＨａ）等のケイ素系ガスを例えばＯ，１〜１０
％（体積％）程度混入した混合ガスを用いる。
膜作製に際しては、真空容器内を例えば１０−５〜１０
−’Ｔｏｒｒ程度にまで排気した後、蒸発源４からの炭
素６を基体２０上に蒸着させるのと同時に、またはそれ
と交互に、イオン源１０からのイオン１２を基体２０に
向けて照射する。その際、基体２０に蒸着させる炭素６
と基体２０に照射するイオン１２との粒子比（組成比）
Ｃ／イオンは適当な値を選択して行う。
−’Ｔｏｒｒ程度にまで排気した後、蒸発源４からの炭
素６を基体２０上に蒸着させるのと同時に、またはそれ
と交互に、イオン源１０からのイオン１２を基体２０に
向けて照射する。その際、基体２０に蒸着させる炭素６
と基体２０に照射するイオン１２との粒子比（組成比）
Ｃ／イオンは適当な値を選択して行う。
上記の場合、イオン１２は、基体２０上に蒸着されたグ
ラファイト構造の炭素６からダイヤモンド結晶を得るた
めの核形成エネルギー供給源として作用し、これによっ
て例えば第２図に示すように、基体２０の表面にダイヤ
モンド薄膜２４が作製される。しかもその際、照射され
たケイ素はＳＰ３混成軌道しか取らず、グラファイトの
析出を抑制すると共にダイヤモンド形成に有効に作用す
る。
ラファイト構造の炭素６からダイヤモンド結晶を得るた
めの核形成エネルギー供給源として作用し、これによっ
て例えば第２図に示すように、基体２０の表面にダイヤ
モンド薄膜２４が作製される。しかもその際、照射され
たケイ素はＳＰ３混成軌道しか取らず、グラファイトの
析出を抑制すると共にダイヤモンド形成に有効に作用す
る。
尚、上記イオン１２の加速エネルギーは、４０ＫｅＶ程
度以下にするのが好ましい。これは、エネルギーが４０
ＫｅＶ程度を越えると、ダイヤモンド薄膜２４の内部に
ダメージ（欠陥部）を発生させると共に、スパンタリン
グ作用が表れてダイヤモンド薄膜２０の成膜速度が低下
する場合があるからである。
度以下にするのが好ましい。これは、エネルギーが４０
ＫｅＶ程度を越えると、ダイヤモンド薄膜２４の内部に
ダメージ（欠陥部）を発生させると共に、スパンタリン
グ作用が表れてダイヤモンド薄膜２０の成膜速度が低下
する場合があるからである。
また、炭素６の蒸着とイオン１２の照射を交互に行う場
合は、炭素６の蒸着を先行させるものとし、しかもその
蒸着膜厚は照射イオン１２の飛程（平均射影飛程）程度
とするのが好ましい。そのようにすれば、直前の蒸着膜
だけを不足なくダイヤモンド化することができるからで
ある。必要な膜厚は、膜厚モニタ１４によって測定する
ことができる。
合は、炭素６の蒸着を先行させるものとし、しかもその
蒸着膜厚は照射イオン１２の飛程（平均射影飛程）程度
とするのが好ましい。そのようにすれば、直前の蒸着膜
だけを不足なくダイヤモンド化することができるからで
ある。必要な膜厚は、膜厚モニタ１４によって測定する
ことができる。
また、膜作製時には、基体２０を加熱手段（図示省略）
によって数百度程度まで加熱しても良く、そのようにす
ればダイヤモンド形成の反応を促進することができる。
によって数百度程度まで加熱しても良く、そのようにす
ればダイヤモンド形成の反応を促進することができる。
上記のような製膜方法の特徴を列挙すれば次のとおりで
ある。
ある。
■ 照射イオン１２中にケイ素を含んでいるため、グラ
ファイトの析出を抑制でき、均質なダイヤモンド薄膜２
４が得られる。
ファイトの析出を抑制でき、均質なダイヤモンド薄膜２
４が得られる。
■ 低温処理が可能であるため、基体２０として使用で
きる材質の範囲が大幅に広がる。
きる材質の範囲が大幅に広がる。
■ 加速されたイオン１２を用いるため、例えば第２図
に示すように基体２０とダイヤモンド薄膜２４との界面
付近に両者の構成ｖｙＪ質から成る混合層（ミキシング
層）２２が形成され、これが言わば模のような作用をす
るので、ダイヤモンド薄膜２４は基体２０に対して密着
性が良く剥離しにくい。
に示すように基体２０とダイヤモンド薄膜２４との界面
付近に両者の構成ｖｙＪ質から成る混合層（ミキシング
層）２２が形成され、これが言わば模のような作用をす
るので、ダイヤモンド薄膜２４は基体２０に対して密着
性が良く剥離しにくい。
■ 炭素６の蒸着を併用するため、従来方法に比べて短
時間で大きな膜厚が得られ、ダイヤモンド薄膜２４０作
製効率が良い。
時間で大きな膜厚が得られ、ダイヤモンド薄膜２４０作
製効率が良い。
以上のようにこの発明によれば、低い処理温度で、しか
も均質かつ密着性の良いダイヤモンド薄膜を基体上に効
率良く作製することができる。
も均質かつ密着性の良いダイヤモンド薄膜を基体上に効
率良く作製することができる。
第１図は、この発明に係る方法を実施する装置の一例を
示す概略図である。第２図は、この発明に係る方法によ
ってダイヤモンド薄膜が作製された基体の一例を拡大し
て示す概略断面図である。 ４・・・蒸発源、６・・・炭素、１０・・・イオン源、
１２・・・イオン、２０・・・基体、２２・・・混合層
、２４・・・ダイヤモンド薄膜、Ｇ・・・ガス。
示す概略図である。第２図は、この発明に係る方法によ
ってダイヤモンド薄膜が作製された基体の一例を拡大し
て示す概略断面図である。 ４・・・蒸発源、６・・・炭素、１０・・・イオン源、
１２・・・イオン、２０・・・基体、２２・・・混合層
、２４・・・ダイヤモンド薄膜、Ｇ・・・ガス。
Claims (1)
- （１）真空中で基体に対して、炭素の蒸着と、水素、不
活性ガス、炭化水素および有機化合物の少なくとも一種
から成るガスとケイ素系ガスとの混合ガスをイオン化し
て得られかつ加速されたイオンの照射とを行うことによ
って、当該基体上にダイヤモンド薄膜を作製することを
特徴とするダイヤモンド薄膜の作製方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9888886A JPS62256794A (ja) | 1986-04-28 | 1986-04-28 | ダイヤモンド薄膜の作製方法 |
| AU72154/87A AU592865B2 (en) | 1986-04-28 | 1987-04-28 | Method of forming diamond film |
| DE8787106104T DE3775459D1 (de) | 1986-04-28 | 1987-04-28 | Verfahren zur herstellung einer diamantenschicht. |
| EP87106104A EP0245688B1 (en) | 1986-04-28 | 1987-04-28 | Method of forming diamond film |
| US07/544,800 US5009923A (en) | 1986-04-28 | 1990-06-27 | Method of forming diamond film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9888886A JPS62256794A (ja) | 1986-04-28 | 1986-04-28 | ダイヤモンド薄膜の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62256794A true JPS62256794A (ja) | 1987-11-09 |
Family
ID=14231676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9888886A Pending JPS62256794A (ja) | 1986-04-28 | 1986-04-28 | ダイヤモンド薄膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62256794A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60195094A (ja) * | 1984-03-15 | 1985-10-03 | Agency Of Ind Science & Technol | ダイヤモンド薄膜の製造方法 |
-
1986
- 1986-04-28 JP JP9888886A patent/JPS62256794A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60195094A (ja) * | 1984-03-15 | 1985-10-03 | Agency Of Ind Science & Technol | ダイヤモンド薄膜の製造方法 |
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