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Korean Journal of Materials Research, Vol.9, No.11, 1049-1054, November, 1999
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2단계 성장법을 통한 근사단결정의 다이아몬드 박막 합성
Highly Oriented Textured Diamond Films on Si Substrate though 2-step Growth Method
김도근1, 2, 성태연2, 백영준3
  • 1한국과학기술연구원 박막기술연구센터
  • 2광주과학기술원 신소재공학과
  • 3한국과학기술원 박막기술연구센터
Do-Geun Kim1, 2, Tae-Yeon Seong3, and Young-Joon Baik1
  • 1Thin Film Technology Research Center, Korea Institute of Science and Technology, Seoul 136-791, Korea
  • 2Department of Materials Science and Engineering, Kwangju Institutue of Science and Technology(K-JIST), Kwangju 500-712
  • 3Department of Materials Science and Engineering, Kwangju Institutue of Science and Technology(K-JIST), Kwangju 500-712, Korea
초록
근사단결정 다이아몬드막 성장시 입자의 정렬을 개선하기 위한 집합조직성장의 2단계 성장방법을 제안하였다. 메탄조성 4%, 기판온도 850 ? C 조건에서 (100) Si 기판에 - 200V 바이어스를 인가하여 20분동안 전처리 하였다. 처리한 기판을 2%[CH 4 ], 기판온도 810 ? C 에서 2~35시간동안 집합조직을 지니도록 1단계로 성장시켰다. 이 시편의 성장표면을 평탄화하기 위하여 (100) 면이 성장하도록 2% [CH 4 ], 기판온도 850 ? C 조건에서 2단계 성장시켰다. 1단계 성장시간에 따른 다이아몬드막의 배열정도를 {111} X-ray pole figure의 반가폭 변화를 통해 관찰하였다. 1단계 성장 후 입자정렬은 막의 두께가 증가할수록 개선되었다. 그러나 집합조직의 표면조직은 피라미드 형태의 굴곡을 피할 수 없었다. 2단계 성장시 (100) 면의 성장으로 인해 막의 표면은 평탄화되었으며, 이때 입자의 정렬은 1단계 성장시간에 크게 의존하였다.
Two-step growth method is suggested to enhance the alignment of highly oriented diamond films. (100) Si wafers are pretreated with negative biasing of - 200 V at 850 ? C for 20 min with 4 % methane in hydrogen plasma. The pretreated wafers are grown under the lst-step growth conditions(2 % CH 4 in H 2 , 810 ? C ) from 2 hr to 35 hr, in order to obtain textured films. The 2nd-step growth(2 % CH 4 in H 2 , 850 ? C ) is carried out to make diamond films having (100) growth planes, which are parallel to the substrate. The alignment of the films after the 1st-step growth, has been analyzed by {111} X-ray pole figure, which is improved abruptly with increasing film thickness. However, the pyramidal surface morphology is inevitable. These morphology is flattened after the 2nd-step growth by developing the (100) facets parallel to the substrate. The alignment of the highly oriented textured films after the two-step growth depends on the thickness of the 1st-step growth film.
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