[发明专利]金刚石衬底及其制造方法

权利要求书

1.一种金刚石衬底的制造方法，其为利用微波等离子体CVD法、直流等离子体CVD法、热丝CVD法、及电弧放电等离子体喷射CVD法中的任一种CVD法，并使用包含烃气与作为稀释用气体的氢气的原料气体，在基底衬底上形成金刚石晶体以制造金刚石衬底的方法，该制造方法的特征在于，

为了在形成于所述基底衬底上的金刚石晶体的至少一部分形成具有氮空位中心的金刚石晶体层，在将氮气或氮化物气体混入所述原料气体的同时，对于所述原料气体所包含的各种气体的量，将烃气的量设为0.005体积％以上且6.000体积％以下；将氢气的量设为93.500体积％以上且小于99.995体积％；将氮气或氮化物气体的量设为5.0×10^-5体积％以上且5.0×10^-1体积％以下，从而形成所述具有氮空位中心的金刚石晶体层。

2.根据权利要求1所述的金刚石衬底的制造方法，其特征在于，

作为所述烃气，使用甲烷气体，

作为混入所述原料气体中的氮气或氮化物气体，使用氮气，

并且，对于所述原料气体所包含的各种气体的量，

将甲烷气体的量设为0.1体积％以上且6.000体积％以下；

将氢气的量设为93.500体积％以上且小于99.900体积％；

将氮气的量设为5.0×10^-5体积％以上且5.0×10^-1体积％以下。

3.根据权利要求1所述的金刚石衬底的制造方法，其特征在于，将利用所述CVD法形成金刚石晶体时的气体压强设为1.3kPa以上且50.0kPa以下，也就是10Torr以上且376Torr以下。

4.根据权利要求3所述的金刚石衬底的制造方法，其特征在于，将利用所述CVD法形成金刚石晶体时的气体压强设为12.0kPa以上且33.3kPa以下，也就是90Torr以上且250Torr以下。

5.根据权利要求1所述的金刚石衬底的制造方法，其特征在于，将利用所述CVD法形成金刚石晶体时的放电功率密度设为188W/cm²以上且942W/cm²以下。

6.根据权利要求1所述的金刚石衬底的制造方法，其特征在于，将利用所述CVD法形成金刚石晶体时的放电电流密度设为0.09A/cm²以上且0.85A/cm²以下。

7.根据权利要求1所述的金刚石衬底的制造方法，其特征在于，将所述基底衬底设为单晶金刚石的单层衬底。

8.根据权利要求7所述的金刚石衬底的制造方法，其特征在于，将所述单晶金刚石的单层衬底设为单晶金刚石(1 1 1)，且主表面相对于晶面方位(1 1 1)在晶轴[-1 -1 2]方向或其三重对称方向上具有偏移角，所述偏移角在-8.0°以上且-0.5°以下、或+0.5°以上且+8.0°以下的范围内。

9.根据权利要求7所述的金刚石衬底的制造方法，其特征在于，将所述单晶金刚石的单层衬底设为高温高压合成单晶金刚石、异质外延单晶金刚石、CVD合成同质外延金刚石、及将它们进行组合而得到的单晶金刚石中的任一种。

10.根据权利要求1所述的金刚石衬底的制造方法，其特征在于，将所述基底衬底设为由下层衬底与该下层衬底上的中间层组成的层叠结构。

11.根据权利要求10所述的金刚石衬底的制造方法，其特征在于，将所述中间层的最外表面设为选自Ir、Rh、Pd、及Pt的金属层。