Abstract
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 $850^{\circ}C$ 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$_2$, $810^{\circ}C$) from 2 hr to 35 hr, in order to obtain <100> textured films. The 2nd-step growth(2 % CH$_4$ in H$_2$, $850^{\circ}C$) 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.
근사단결정 다이아몬드막 성장시 입자의 정렬을 개선하기 위한 집합조직성장의 2단계 성장방법을 제안하였다. 메탄조성 4%, 기판온도 $850^{\circ}C$ 조건에서 (100) Si 기판에 - 200V 바이어스를 인가하여 20분동안 전처리 하였다. 처리한 기판을 2%[CH$_4$], 기판온도 $810^{\circ}C$에서 2~35시간동안 <100> 집합조직을 지니도록 1단계로 성장시켰다. 이 시편의 성장표면을 평탄화하기 위하여 (100) 면이 성장하도록 2% [CH$_4$], 기판온도 $850^{\circ}C$ 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 <100> 집합조직의 표면조직은 피라미드 형태의 굴곡을 피할 수 없었다. 2단계 성장시 (100) 면의 성장으로 인해 막의 표면은 평탄화되었으며, 이때 입자의 정렬은 1단계 성장시간에 크게 의존하였다.
