[发明专利]单晶金刚石层生长用基板以及单晶金刚石基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造单晶金刚石基板的单晶金刚石层生长用基板以及单晶金刚石基板的制造方法。

背景技术

金刚石具有5.47eV的宽带隙，并且绝缘击穿电场强度非常高，达到10MV/cm。此外，由于其在物质中具有最高的热传导率，因此，如果用于电子设备，则有利于作为高输出电力设备。此外，金刚石的漂移迁移率也高，并且对Johnson性能指数进行比较，其也是半导体中最有利于作为高速电力设备的。

因此，金刚石可以说是适于高频和高输出电子设备的顶级半导体。因此，利用单晶金刚石作为基板的各种电子设备的研究正在进行。

现在，金刚石半导体制作用的单晶金刚石基板，多数情况下是通过高温高压法(HPHT)所合成的称作Ib型的金刚石或者是提高了纯度的称作IIa型的金刚石。

然而，虽然HPHT金刚石可以得到高结晶性，但另一方面，其难以大型化，并且在其尺寸变大时，价格变得极高，作为设备用基板的实用化很困难。

因此，为了提供大面积并且廉价的基板，也正在研究通过气相法合成的CVD单晶金刚石。

非专利文献1：第20回ダイヤモンドシンポジウム講演要旨集(2006)，pp.6-7(《第20次金刚石专题论文集》(2006)，第6-7页)。

非专利文献2：Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35(1996)pp.L1072-L1074(《日本应用物理期刊》，第35卷(1996)，第1072-1074页)

发明内容

发明要解决的问题

最近，作为单晶金刚石，已经报道了在HPHT单晶金刚石基材上通过直接气相合成法进行均质外延生长的均质外延CVD单晶金刚石(参见非专利文献1)。

然而，该方法中，由于基材和生长的单晶金刚石是相同材料，因而难以将它们分离，因此，需要在基材中预先注入离子，或者需要在生长后进行长时间的湿式蚀刻分离处理等，从而在成本方面存在问题。此外，由于向基材中注入了离子，因此存在有所得到的单晶金刚石的结晶性产生一定程度下降的问题。

作为其它方法，还报道了在单晶MgO基材上异质外延生长的单晶Ir膜上，通过CVD法进行异质外延生长的异质外延CVD单晶金刚石(参见非专利文献2)。

然而，该方法中，由于在单晶MgO基材和隔着单晶铱(Ir)膜生长的单晶金刚石间所产生的应力(内部应力和热应力之和)，而存在有基材和生长的单晶金刚石细微地破裂的问题。此外，由于作为基材所能够获得的单晶MgO的结晶性不足，因此所得单晶金刚石的结晶性，并未达到能够满足的程度。

本发明鉴于上述问题而进行，其目的在于，提供一种能够以良好的再现性和低成本制造均匀并且结晶性高的单晶金刚石的单晶金刚石层生长用基板，以及单晶金刚石基板的制造方法。

用于解决问题的手段

为了实现上述目的，本方面提供一种单晶金刚石层生长用基板，用于使单晶金刚石层生长，其特征在于，至少由材质为单晶金刚石的基材以及在该基材的前述单晶金刚石层生长侧异质外延生长的铱膜或铑膜形成，并且前述基材的前述单晶金刚石层生长侧的表面的周端部形成曲率半径(r)≥50μm的倒角形。

如果是这种在材质为单晶金刚石的基材上具有异质外延生长的铱膜或铑膜的生长用基板，则通过使单晶金刚石层在其之上进行生长，可以结晶性良好地进行外延生长，并且由于是和基材材质相同的单晶金刚石，因此生长的层和基材都不会因热膨胀而导致过量的应力。由此，能够结晶性良好地进行生长，同时，即使是大面积，在作为单晶金刚石的层和基材上也都几乎不会产生损伤或破裂。因此，在单晶金刚石层生长后，通过对铱膜、铑膜施加适当的应力，而将其用作良好的剥离层，很容易剥离单晶金刚石层，从而可以得到单晶金刚石基板。此外，由于剥离后的基材几乎没有损伤或破裂等损害，因此可以作为基材再利用。此外，如果基材的单晶金刚石层生长侧的表面的周端部形成曲率半径(r)≥50μm的倒角形，则可以切实地、结晶性良好地使铱膜、铑膜和/或单晶金刚石层进行生长。

如上所述，按照本发明的单晶金刚石层生长用基板，能够以良好的再现性和低成本制造均匀并且结晶性高的大面积单晶金刚石基板。

这时，前述基材优选为圆形。

如果是这种形状的基材，则可以更容易地并且结晶性良好地使铱膜、铑膜和单晶金刚石层进行生长。

这时，前述材质为单晶金刚石的基材，优选为高温高压合成单晶金刚石或气相合成单晶金刚石。

如果是这种单晶金刚石，则由于结晶性良好，因此可以在该基材上以更好的结晶性使铱膜、铑膜和单晶金刚石层进行良好地生长。