[发明专利]多晶金刚石自立基板及其制造方法

权利要求书

1.一种多晶金刚石自立基板的制造方法，其特征在于，具有：

使金刚石粒子附着于单晶硅基板上的附着工序；

以所述金刚石粒子为核心，通过化学气相沉积法，在所述单晶硅基板上使厚度为100μm以上的多晶金刚石层生长，此时，将该多晶金刚石层的表面上的晶粒的最大粒径除以所述多晶金刚石层的厚度的值设为0.20以下的工序；

对所述多晶金刚石层的表面进行平坦化的平坦化工序；

然后，通过真空常温接合法或等离子体接合法，在所述多晶金刚石层上贴合化合物半导体基板而获得贴合基板的工序；

然后，对所述化合物半导体基板进行减厚而形成化合物半导体层的工序；及

从所述贴合基板去除所述单晶硅基板，获得所述多晶金刚石层作为所述化合物半导体层的支撑基板而发挥作用的多晶金刚石自立基板的工序。

2.根据权利要求1所述的多晶金刚石自立基板的制造方法，其中，

所述真空常温接合法具有：

在真空常温下，对所述多晶金刚石层的表面及所述化合物半导体基板的表面照射离子束或中性原子束而将所述两者的表面设为活性表面的工序；及

继续在真空常温下，通过使所述两者的活性表面接触，贴合所述多晶金刚石层与所述化合物半导体基板的工序。

3.根据权利要求1所述的多晶金刚石自立基板的制造方法，其中，

所述等离子体接合法具有：

进行(i)及(ii)中的至少一者的工序，所述(i)是在所述多晶金刚石层的表面形成厚度为100nm以上且1μm以下的硅氧化膜，所述(ii)是在所述化合物半导体基板的表面形成厚度为100nm以上且1μm以下的硅氧化膜、或者对所述化合物半导体基板进行热氧化而在其表层部形成厚度为100nm以上且1μm以下的氧化膜；

在由氧、氮、氢及氩中的一种以上组成的气氛下，对所述硅氧化膜及所述氧化膜的表面和所述多晶金刚石层的表面及所述化合物半导体基板的表面中未形成所述硅氧化膜及所述氧化膜的表面进行等离子体处理的工序；及

通过经由所述硅氧化膜及所述氧化膜重叠所述多晶金刚石层与所述化合物半导体基板，并进行气氛温度为300℃以上且1000℃以下的热处理，贴合所述多晶金刚石层与所述化合物半导体基板的工序。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的多晶金刚石自立基板的制造方法，其中，

所述单晶硅基板的氧浓度为5×10¹⁷atoms/cm³以下。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的多晶金刚石自立基板的制造方法，其中，

所述附着工序通过在所述单晶硅基板上涂布含有平均粒径为50nm以下的金刚石粒子的溶液，然后对所述单晶硅基板实施热处理来进行。

6.根据权利要求5所述的多晶金刚石自立基板的制造方法，其中，

所述溶液中的所述金刚石粒子带负电荷。

7.根据权利要求5或6所述的多晶金刚石自立基板的制造方法，其中，

在所述热处理中，将所述单晶硅基板的温度在小于100℃的温度下保持1分钟以上且30分钟以下。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的多晶金刚石自立基板的制造方法，其中，

在所述平坦化工序中，将所述多晶金刚石层的表面粗糙度Ra设为3nm以下。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的多晶金刚石自立基板的制造方法，其中，

所述化合物半导体基板由GaN、AlN、InN、SiC、Al₂O₃、Ga₂O₃、MgO、ZnO、CdO、GaAs、GaP、GaSb、InP、InAs、InSb或SiGe组成。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的多晶金刚石自立基板的制造方法，其中，

将所述化合物半导体层的厚度设为1μm以上且500μm以下。