表面構造を化学的に制御した基板を用いるダイヤモンドヘテロエピタキシ-の実現

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05453104
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 諸岡 成治 九州大学, 工学部, 教授 (60011079)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前田 英明 九州大学, 工学部, 助手 (60238871) ; 草壁 克己 九州大学, 工学部, 助教授 (30153274)
• Keywords: ダイヤモンド / 半導体 / 配向性 / エピタキシャル / 窒化ホウ素 / シリコン / マイクロ波プラズマ / 単結晶

Research Abstract

ダイヤモンドを基板とする半導体の実用化には、表面が平滑なダイヤモンド単結晶薄膜を得ることが重要であり、異種基板上でのダイヤモンドの配向性制御技術の確立が必須である。そのためには、ダイヤモンドの核発生機構、成長機構の十分な理解が必要である。本研究では、ダイヤモンドの炭素源としてメタンを用い、水素を混合して反応物質とし、マイクロ波プラズマによって励起し、シリコン基板の上にダイヤモンド膜を析出させた。この方法で得られた膜は多結晶であった。一方、立方晶窒化ホウ素は結晶がダイヤモンド構造で、格子定数もダイヤモンドと同じである。立方晶窒化ホウ素の単結晶を基板として用いたところ、数100μmの厚さのダイヤモンド単結晶膜が得られた。このように、立方晶窒化ホウ素はダイヤモンド単結晶膜の基板として有効であるが、それ自体の単結晶膜化が困難であった。そこで、ホウ化物を中心とした多種の物質により前処理を行い、シリコン基板上の核発生密度の向上を図った。また、配向したダイヤモンド粒子は、隣合った配向粒子同士が合体して成長するため、非配向の粒子よりも優勢に成長する。本研究では、この性質を利用し、成長過程を制御することにより、非配向粒子を配向粒子に取り込み、ダイヤモンド膜を単結晶化させることに成功した。

Research Products

• [Publications] H.Maeda: "Ettect of Substrate Pretreatment of Diamond Deposition-a Microwave Plasms" J.Mat.Sci.28. 129-137 (1993)
• [Publications] H.Maeda: "Effect of Substrate Pretreatment on Diamond Deposition" Diamond and Related Materials. 2. 758-761 (1993)
• [Publications] H.Maeda: "Heteroepitaxial Grouth of Diamond anc-βN in a Microuwave Plasma" Diamond and Related Materials. 3. 398-402 (1994)
• [Publications] H.Maeda: "Diamond Growth from Mixture of Fluorocarbon ad Hydregen in a Microwave Plasma" Diamond and Related Materials. 3. 1072-1078 (1994)
• [Publications] 前田 英明: "配向性ダイヤモンド薄膜の製造と応用(その1)" 化学工業. 52. 912-913 (1994)
• [Publications] 前田 英明: "ダイヤモンド薄膜の新展開" 化学と工業. 47. 1588-1589 (1994)
• [Publications] H.Maeda: "Nucleation of Dianond by chenical Vapor Deposition in Bics-Enhaced Microwaue Plasma" Advances in New Diamond Saiad Tech. 153-156 (1994)
• [Publications] 前田 英明: "配向性ダイヤモンド薄膜の製造と応用(その2)" 化学工業. 46. 73-78 (1995)