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公開番号2025167609
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2024072406
出願日2024-04-26
発明の名称ダイヤモンド薄膜、コーティングデバイス及びダイヤモンド薄膜の製造方法
出願人日新電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01L 21/205 20060101AFI20251030BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】熱を均一に拡散できるダイヤモンド薄膜を提供する。
【解決手段】平均粒径1000nm以下のダイヤモンド粒子により構成され、面内方向への熱伝導率が、面直方向への熱伝導率の50%以上200%以下であるダイヤモンド薄膜。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
平均粒径１０００ｎｍ以下のダイヤモンド粒子により構成され、
面内方向への熱伝導率が、面直方向への熱伝導率の５０％以上２００％以下であるダイヤモンド薄膜。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
膜厚に対する、前記ダイヤモンド粒子の平均粒径の相対比が１％以上３０％以下である請求項１に記載のダイヤモンド薄膜。
【請求項３】
前記面内方向又は面直方向への熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１に記載のダイヤモンド薄膜。
【請求項４】
抵抗率が１０
１０
Ωｃｍ以上である請求項１に記載のダイヤモンド薄膜。
【請求項５】
膜中の窒素濃度が１０ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下である請求項１に記載のダイヤモンド薄膜。
【請求項６】
膜中の水素濃度が５００ｐｐｍ以上２５００００ｐｐｍ以下である請求項１に記載のダイヤモンド薄膜。
【請求項７】
膜中の酸素濃度が１０ｐｐｍ以上５００００ｐｐｍ以下である請求項１に記載のダイヤモンド薄膜。
【請求項８】
膜中の水素濃度に対する膜中の窒素濃度の相対比が０．００００４以上２０以下である請求項１に記載のダイヤモンド薄膜。
【請求項９】
Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｌＰ、Ｇａ
２
Ｏ
３
、及びＺｎＳｅから選択される1種又は複数種の材料で構成された半導体基板を有する半導体デバイスと、
前記半導体デバイス上に設けられ、平均粒径１０００ｎｍ以下のダイヤモンド粒子により構成され、面内方向への熱伝導率が面直方向への熱伝導率の８０％以上１２０％以下であるダイヤモンド薄膜とを備えるコーティングデバイス。
【請求項１０】
半導体デバイスが配置された真空容器内にＣ、Ｈ及びＯを含有する原料ガスを供給し、
前記真空容器の内部又は外部に配置したアンテナに高周波電流を流すことによって当該真空容器内に誘導結合型プラズマを生成し、
前記半導体デバイスの温度を２３℃以上４００℃以下の範囲に保持し、生成した誘導結合型プラズマを用いたプラズマＣＶＤ法により、前記半導体デバイス上にダイヤモンド薄膜を合成するダイヤモンド薄膜の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマＣＶＤ法により製造されるダイヤモンド薄膜、前記ダイヤモンド薄膜を備えるコーティングデバイス及び前記ダイヤモンド薄膜の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体デバイスで発生する熱対策として、熱伝導率が大きいダイヤモンド膜を半導体デバイス上に合成することがある（例えば特許文献１）。この特許文献１では、前記半導体デバイスとダイヤモンド膜との界面における熱抵抗を小さくするために、当該膜に含まれるダイヤモンド粒子を前記デバイスから上方へ柱状に成長させて、図５に示すようなサイズが大きいダイヤモンド粒子でダイヤモンド薄膜を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６５１６８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、引用文献１のように膜厚に対して大きいダイヤモンドの結晶によってダイヤモンド薄膜が形成されていると、膜の面直方向と面内方向とで熱伝導率に差が生じてしまい、基板の部品に生じた熱を均一に拡散できないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、熱を均一に拡散できるダイヤモンド薄膜を提供することをその主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明に係るダイヤモンド薄膜は、平均粒径１０００ｎｍ以下のダイヤモンド粒子により構成され、面内方向への熱伝導率が、面直方向への熱伝導率の５０％以上２００％以下であるものである。
【０００７】
このような構成であれば、粒径の小さいダイヤモンド粒子でダイヤモンド薄膜が構成されており、膜の面内方向と面直方向それぞれへの熱伝導率の差が小さいので、ダイヤモンド薄膜に伝わった熱を均一に拡散することができる。これにより、例えばこの薄膜を半導体デバイス上に成膜した場合に、このダイヤモンド薄膜を介して、半導体デバイスのホットスポットにおいて局所的に発生する熱をデバイスの表面方向に均一に拡散させて半導体デバイス全体の均熱化を図ることができる。
【０００８】
膜厚に対する、膜内に含まれるダイヤモンドの平均粒径の相対比が１％以上３０％以下であることが好ましい。
相対比が１％未満であると熱伝導率が悪くなる。また膜の面直方向と面内方向とで熱伝導率に差が生じにくいように３０％以下が好ましい。なおより好ましくは１０％以下である。
このような構成であれば、膜厚に対して粒径が小さいダイヤモンド粒子でダイヤモンド薄膜が構成されているので、膜の面直方向と面内方向とで熱伝導率に差が生じにくい。なお膜厚に対する粒子径を小さくすると、従来のダイヤモンド薄膜よりも面直方向への熱の伝導率が小さくなるが、半導体デバイス上にダイヤモンド薄膜を形成する場合には膜の面内方向への広がりに対して膜厚は遥かに薄いので、面直方向への熱伝導率が小さくなることによる問題は実質的に生じない。
【０００９】
本発明の具体的な態様としては、膜の面内方向又は面直方向への熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。
【００１０】
本発明の具体的な態様としては抵抗率が１０
１０
Ωｃｍ以上であることが好ましい。これならば十分な絶縁性が担保でき、この薄膜で被覆した半導体デバイスを積層する場合に有利である。
（【００１１】以降は省略されています）

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