Abstract
We investigated a bias effect for diamond films deposited by a HFCVD(Hot Filament Chemical Vapor Deposition) method using a methane-hydrogen gas mixture. During deposition total chamber pressure, methane concentration, filament temperature and substrate temperature was 20 torr, 1.0%, $2100^{\circ}C$ and $980^{\circ}C$ respectively. Also DC bias was applied during both the nucleation stage and the growth stage systematically. We found that negative bias enhanced the nucleation density at the nucleation stage, but it made a bad influence on the morpholohy of films at the growth stage. Positive bias enhanced the growth rate and resulted in a good morpholohy of films. Therefore we concluded that it was effective to apply the negative bias during the nucleation stage and then to switch into the positive bias during the growth stage in the fabrication of diamond films.
HFCVD(Hot Filament Chemical Vapor Deposition)방법을 이용한 다이아몬드의 핵 생성과 성장에 있어서, 인가한 직류 bias를 변수로 하여 핵생성 밀도와 증착율의 변화를 조 사하였다. 반응압력 20torr, 메탄농도 1.0%, Filament 온도 $2100^{\circ}C$ 그리고 Substrate 온도 $980^{\circ}C$에서 증착 단계를 핵생성기와 성장기로 구분하고 각 단계마다 bias의 방향과 크기를 다르게 인가하면서 다이아몬드 박막을 증착시켰다. Negative bias는 핵생성기에는 핵생성을 촉진시키지만 성장기에도 계속 인가하면 결정입자의 지속적인 성장을 방해하고 결정 구조를 비다이아몬드 성분으로 변화시키는 작용을 하여 박막의 morphology에 좋지 않은 영향을 주 었다. Positive bias는 핵생성기와 성장기에서 모두 $CH_4$의 분해를 촉진시킨 결과 증착율의 향상을 가져왔다. 따라서 다이아몬드 박막의 증착시 핵생성기에서는 negative bias를 인가하 고 성장기에는 positive bias를 인가하는 것이 핵생성 밀도와 증착율의 향상에 효과적인 것 으로 조사되었다.