[发明专利]单晶金刚石生长用基材及单晶金刚石基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单晶金刚石生长用基材及单晶金刚石基板的制造方法。

背景技术

金刚石不仅具有5.47eV的宽带隙而且绝缘击穿电场强度也高达10MV/cm。进而，在物质中导热系数也是最高的，所以如果将其用于电子设备，则作为高输出功率电子设备是有利的。

并且，金刚石的漂移迁移率高，即使比较Johnson性能指数，在半导体中作为高速电子设备也是最有利的。

从而，金刚石被称为适合高频高输出功率电子设备的终极半导体。因此，作为基板利用了单晶的金刚石的各种电子设备的研究正在进行。

现在，就金刚石半导体制作用的单晶金刚石而言，大部分是由高温高压法(HPHT)合成的Ⅰb型或者提高了纯度的被称为Ⅱa的金刚石。

但是，HPHT单晶金刚石一方面能够得到高结晶性，但另一方面难以大型化，若尺寸变大，则价格极端昂贵，作为设备用基板难以实用化。

于是，为了提供面积大且便宜的单晶金刚石基板，正在研究通过气相法合成的CVD单晶金刚石。

最近，作为单晶金刚石报道了在HPHT单晶金刚石基材(种基材)上以直接气相合成法同质外延生长的同质外延化学气相沉积单晶金刚石(参照非专利文献1)。

由于该方法中的基材和所生长的单晶金刚石为相同材料，所以难以将其分离，因此，需要预先向基材注入离子，或者生长后需要进行长时间的湿法蚀刻分离处理等，从成本方面存在问题。并且，由于向基材注入离子，所以得到的单晶金刚石的结晶性也存在出现一定程度的下降的问题。

作为其他方法，还报道了在单晶MgO(种基材)上使单晶铱(Ir)膜异质外延生长，再在该铱(Ir)膜上用CVD法异质外延生长的CVD单晶金刚石(参照非专利文献2)

但是，在该方法中，由于单晶MgO基板和通过单晶Ir膜生长的单晶金刚石之间所产生的应力(内部应力和热应力之和)，所以存在基材和生长的单晶金刚石会细细碎裂的问题。并且，由于能够得到的种基材单晶MgO的结晶性不充分，所以并非是能够让人满意的水平。

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(第20次金刚石研讨会演讲要旨集)(2006)，pp.6-7.

非专利文献2：Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35(1996)pp.L1072-L1074

发明内容

本发明是鉴于上述问题而研究出来的，目的是提供一种可以使面积大且结晶性良好的单晶金刚石生长，并可以便宜地制造高品质单晶金刚石基板的单晶金刚石生长用基材及单晶金刚石基板的制造方法。

为了达到上述目的，本发明提供一种单晶金刚石生长用基材，该基材是用于使单晶金刚石生长的基材，它的特征是至少由单晶硅基板、在单晶硅基板的使所述单晶金刚石生长的一侧异质外延生长的MgO膜、在MgO膜上异质外延生长的铱膜或铑膜构成。

像这样，由于能够得到便宜且结晶性好的单晶硅基板，所以对于在结晶性良好的表面上形成的MgO膜、以及铱膜或铑膜也能够以良好的结晶性生长，通过在此基材上使单晶金刚石生长，可以得到高结晶性的单晶金刚石。并且，如果是单晶硅基板，则因硅和金刚石的热膨胀系数比较接近，所以单晶金刚石生长时由热膨胀所产生的应力小，几乎没有单晶金刚石或者基材碎裂的情况。并且，通过在单晶硅基板上具备MgO膜、以及铱膜或铑膜，即可在单晶金刚石生长时发挥缓冲层的功能。

如上所述，本发明的单晶金刚石生长用基材是能使面积大且结晶性高的单晶金刚石以低成本生长的基材。

此时，所述单晶硅基板的厚度优选0.03mm～20.00mm。

这样厚度的单晶硅基板容易处理，若厚度在20.00mm以下，还可以良好地进行双面研磨等。

此时，所述MgO膜可以是在所述单晶硅基板上用溅射法或电子束蒸镀法进行异质外延生长的膜。

像这样，本发明的基材MgO膜可以是用溅射法或电子束蒸镀法进行异质外延生长的膜。

此时，所述MgO膜的厚度优选为～100μm。

像这样，如果MgO膜的厚度在以上，则膜厚均一性和结晶性更高，如果厚度在100μm以下，则由于与基材、单晶金刚石之间所产生的应力小，所以能够确实生长单晶金刚石，进而成为便宜的基材。

此时，所述铱膜或铑膜可以是在所述MgO膜上用溅射法进行异质外延生长的膜。

像这样，本发明的基材铱膜或铑膜是用溅射法进行异质外延生长的膜。此时，所述铱膜或铑膜的厚度优选为～100μm。