[其他]淀積碳的微波增強化學汽相淀積(CVD)方法

無效

• 申請號: 88101061
• 申請日: 1988-02-24
• 公開（公告）號: CN88101061A
• 公開（公告）日: 1988-09-07
• 發明（設計）人: 山崎舜平
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/48
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 肖掬昌,周其裕

本發明涉及一種淀積碳用的微波增強化學汽相淀積法。

最近，作為一種制造薄膜，特別是非晶形薄膜的新方法，ECR CVD（電子回旋加速共振化學汽相淀積法）已經引起了研究工作者們的注意。例如，Matsuo等人在第USP 4，401，054號美國專利中公開了這樣一種ECR CVD的設備。這種新技術利用微波，借助一種在激發空間內對等離子氣體起箍縮作用的磁場而使反應氣體激勵成一種等離子態。采用這種組態，該反應氣體就可吸收微波能量。將所要涂敷的基片置于遠離該激發空間（共振空間）處以便防止基片被濺出。該被激勵的氣體從該共振空間中被簇射到該基片上。為了建立一個電子回旋共振，使共振空間中的壓強保持在1×10^-3至1×10^-5托，在該壓強下可以把電子視為獨立粒子，并與在某一表面（磁場在該表面上形成一種為ECR所需的特殊強度）上按一種電子回旋共振的微波相共振。利用一種發散的磁場將受激發的等離子體從該共振空間中抽出到位于遠離該共振空間處，并在其中置有準備涂敷的基片的淀積空間。

在這樣一種先有技術的方法中，要形成一種多晶或單晶結構的薄膜是很困難的，因此當前可用的各種方法幾乎都局限于制造非晶薄膜。而且，按照這種先有技術很難實現高能化學汽相反應，因而就不能形成金剛石薄膜或其它具有高熔點的薄膜、或不能在一種有各種凹陷的均勻表面上形成均勻薄膜。

此外，還不可能給由例如碳化鎢制成的超硬金屬表面涂敷一層碳膜。因此，在供具有足夠硬度的研磨用時，就需要給一超硬表面涂敷上一種細金剛砂，并需要在金剛砂與基片表面之間形成堅實的機械接觸。

因此本發明的一個目的是要提供一種淀積碳用的微波增強CVD方法。

根據本發明的一個方面，除將碳化物外，又將氮氣和/或氮化物氣體送入反應室。該被送入的氮氣的作用是阻止因外應力或內應力而生長的各晶格缺陷。如果還將一種硼化物與氮化物一起送入，則被淀積的碳的粘性就增進。氮化硼看來象是碳和準備涂敷的基片（例如由超硬金屬-例如碳化鎢-制的基片）之間的所述粘合劑。最好使碳和氮化硼以晶粒的方式或以一層含有少于10%的氮和硼的方式淀積在該基片上。

根據本發明的另一方面，終于導致了一種新的CVD方法。該新方法利用了一種首先由本發明人所推薦的混合回旋共振。在該新型激發方法中，除了把相應的反應氣體的粒子和磁場以及微波間的相互作用以外，還必須把反應氣體的聲波作用考慮為一種不可忽略的擾動，因此可以把反應氣體的荷電粒子吸入一個相當寬廣的共振空間。最好將其壓強保持在大于3托。作為該混合共振，將反應室中的壓強升高到相當于先有技術中所用的10²-10⁵倍。例如可以通過在某一低壓下進行ECR以后使壓強升高的方法來建立該混合共振。即：先通過在存在有磁場的情況下輸入微波的方法而將一種等離子氣體置于1×10^-3至1×10^-5托的條件中。然后將一種反應氣體送入該等離子體氣體，以便使壓強升高到0.1至300托，并使共振從ECR變換成MCR（混合回旋共振）。只有在這樣相當高的壓強下才能分解碳并進行必要的化學作用。在過程中，在各凸面上很可能要有選擇地生成金剛石。

雖然在最好是用金剛石時也可把碳淀積成非晶相，但處于等離子態的氫通過刻蝕可優先地消除非晶碳而保留晶狀碳。

實驗證明，由本發明所形成的金剛石硬度是用先有技術的汽相方法所制成的金剛石硬度的1.3至3.0倍。

圖1是表示按照本發明的一個CVD設備的橫斷面圖。

圖2（A）是表示根據計算機模擬的磁場斷面中的各等勢表面的輪廓的曲線圖。

圖2（B）是表示根據計算機模擬的電場強度的曲線圖。

圖3（A）和3（B）是分別表示根據微波在共振空間中傳播的磁場和電場的各等勢表面的曲線圖。

圖4是表示本發明借助于射頻功率來淀積碳膜的、另一種CVD設備的橫斷面圖。