金刚石基板及金刚石基板的制造方法_2

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>[0036]图2是表示本实施方式涉及的基体基板的示意说明图。
[0037]图3是表示本实施方式的带金刚石层基体基板的状态的示意说明图。
[0038]图4是表示形成有多个柱状金刚石的基体基板的示意图。
[0039]图5是示意地表示形成有多个柱状金刚石的基体基板的立体图。
[0040]图6是表示形成有金刚石基板层的带柱状金刚石基体基板的示意图。
[0041 ]图7是示意地表示形成有金刚石基板层的带柱状金刚石基体基板的立体图。
[0042]图8是表示产生拉伸应力而凸状弯曲的金刚石基板层、基体基板及各柱状金刚石的不意说明图。
[0043]图9是表示柱状金刚石被破坏、且金刚石基板层和基体基板分离的状态的示意图。
[0044]图10是表示形成有多个柱状金刚石的基体基板的另一形式的示意图。
[0045]图11是表示本实施方式涉及的金刚石基板的结晶轴的角度的一例的示意图。
[0046]图12(a)是表示异质外延生长法中的、基体基板和金刚石的状态的示意说明图。图12(b)是表示从图12(a)的金刚石取出的金刚石基板的结晶轴的角度的一例的示意图。
【具体实施方式】
[0047]下面参照图1来详细说明本发明涉及的金刚石基板。本发明涉及的金刚石基板的平面方向的形状没有特别限定,可以是例如方形等。但是,从在被称为表面弹性波元件、热敏电阻、半导体器件等用途的制造工序中容易使用的观点出发,优选圆形形状。特别地,如图1所示,优选为设有取向平面(取向平坦面)的圆形形状。
[0048]在金刚石基板I的形状为圆形形状或图1所示那样设有取向平面的圆形形状的情况下,从大型化的观点来看优选直径为0.4英寸(约10mm)。再有,从实用基板的大型化这一观点来看,优选直径为2英寸(约50.8mm)以上,较优选为3英寸(约76.2mm)以上,更优选为6英寸(约152.4mm)以上。再有,考虑金刚石基板I的尺寸公差,在本申请中,关于直径2英寸,定义为:减去相当于50.8mm的2%的1.0mm的、直径49.8mm以上?50.8mm的范围也符合2英寸。
[0049]再有,虽然直径的上限值没有特别限定,但是,从实用上的观点来看,优选为8英寸(约203.2mm)以下。此外,为了一次制造大量的元件和/或器件,也可使用具有与直径2英寸相同以上的面积的方形金刚石基板。
[0050]因此,金刚石基板I的表面2至少具有0.78cm2的表面积。再有,从大型化的观点来看,更优选具有20cm2?1297cm2的表面积。
[0051 ]此外,金刚石基板I的厚度t可任意设定,但是,作为独立的基板优选为3.0mm以下,为了用于元件和/或器件的生产线而较优选为1.5mm以下、更优选为1.0mm以下。另一方面,虽然厚度t的下限值没有特别限定,但是,从确保金刚石基板I的刚性以防止龟裂和/或断裂或裂纹的发生的观点来看,优选为0.05mm以上,较优选为0.3mm以上。
[0052]此处,本发明中的“独立的基板”或“独立基板”指具有不仅能保持自身的形状、而且在搬运中不产生不良情况的程度的强度的基板。为了具有该强度,厚度t优选为0.3mm以上。此外,金刚石为极硬的材料,因此,在考虑元件和/或器件形成后的劈开的容易性等时,作为独立基板的厚度t的上限优选为3.0mm以下。再有,作为元件和/或器件用途的使用频率最高,且作为独立的基板的厚度,厚度t最优选为0.5mm以上0.71111]1以下(50(^1]1以上70(^1]1以下)。
[0053]形成金刚石基板I的金刚石结晶优选为金刚石单晶。金刚石单晶可以是Ia型、IIa型或IIb型中的任一种,但是,在将金刚石基板I用作半导体器件的基板的情况下,从结晶缺陷和/或畸变的产生量方面来看,Ia型较优选。再有,金刚石基板I由单一的金刚石单晶形成,在表面2上没有将多个金刚石单晶结合的结合边界。
[0054]在金刚石基板I的表面2,施行磨削、研磨或CMP(Chemical Mechanical Polishing(化学机械抛光))加工。另一方面,在金刚石基板I的背面,施行磨削和/或研磨。表面2的加工主要为了实现平坦的基板形状而实施,背面的加工主要为了实现期望的厚度t而实施。再有,期望表面2的表面粗糙度Ra为能形成元件和/或器件的程度,因此,优选为形成为不足lnm,较优选为形成为在原子等级平坦的0.1nm以下C3Ra的测定通过表面粗糙度测定机来进行。
[0055]在金刚石基板I为单晶的情况下,其表面2的结晶面的面方位可以是(111)、(110)、
(100)中的任一个,且不限于这些面方位。但是,从形成元件和/或器件、或者金刚石单晶的生长等用途中最适用的观点来看,优选为(100)。
[0056]再有,在本发明的金刚石基板I中,在表面2没有露出的基板I内部的结晶面在从基板I的端部到中心部的范围内弯曲而具有曲率。即、金刚石基板I在外观上成形为表面2及背面平坦且平行地形成的平板型,然而,基板I内部的结晶轴3如图11所示那样其角度的偏移随着从基板I的中心部朝向端部而变大。在本发明的金刚石基板I中,允许此类基板I内部中的结晶轴3的角度偏移。但是,特征在于使基板I内部的结晶面的曲率处于一定范围内。虽然基板I内部的结晶面可以是任意类型,但是,举(001)来作为一例。(001)面的基板I的研磨容易,且容易以微小角度进行倾斜,因而优选。
[0057]在本发明中,使在表面2没有露出的基板I内部的结晶面的曲率为超过Oknf1且1500km—1以下。通过使曲率处于超过Oknf1且1500km—1以下的范围内,而能使基板I内部的结晶面的倾斜(离角)的均匀性提高。特别地,最适合用于元件和/或器件形成或金刚石单晶的生长等用途。在厚度t为0.5mm以上0.7mm以下的金刚石基板中有效果。因此,能降低在表面2上形成的半导体膜的结晶轴从金刚石基板I的结晶轴的偏移所受到的影响。再有,能降低半导体膜的结晶轴的角度偏移,且能抑制半导体膜的特性的面内波动产生。超过1500km—1则不能实现所述均匀性。
[0058]再有,通过降低半导体膜的结晶轴的角度偏移,也能减少因角度偏移而产生的半导体膜的凹凸,且也减少因该凹凸而产生的缺陷。此外,由于也能降低基板I的表面2处的结晶轴3的角度偏移,因此也能抑制表面2上的凹凸产生,且也能抑制表面2的结晶缺陷以减小表面缺陷密度。再有,曲率通过原子力显微镜(AFM:Atomic Force Microscope)和/或X射线衍射(X-ray diffract1n)等来测定。
[0059]再有,通过使基板I内部的结晶面的曲率为超过Oknf1且400km—1以下,而能将具有例如2英寸直径的金刚石基板I两端间的基板I内部的结晶面的倾斜角度减小到1°左右。因此,能进一步提高倾斜(离角)的均匀性。
[0060]还有,通过使基板I内部的结晶面的曲率为超过Oknf1且200km—1以下,而能将具有例如2英寸直径的金刚石基板I两端间的基板I内部的结晶面的倾斜角度减小到0.5°左右。因此,能进一步提高倾斜(离角)的均匀性。
[0061]其次,参照图2?图9来详细说明本发明涉及的金刚石基板的制造方法。首先,如图2所示,准备基体基板4。基体基板4的材质可举出例如氧化镁(MgO)、氧化铝(α—Al2O3:蓝宝石)、S1、石英、铂、铱、钛酸锶(SrT13)等。
[0062]其中,特别是MgO单晶基板和氧化招(监宝石)单晶基板热稳定极好,能广生8英寸(约203.2mm)直径的基板,因此,基于能简单得到的理由,而优选作为金刚石单晶生长用的基体基板。
[0063]此外,基体基板4使用至少将单面4a进行镜面研磨的产品。在后述的金刚石层的生长工序中,在已进行镜面研磨的面一侧(单面4a的面上)生长成形金刚石层。再有,可根据需要使用将单面4a及背面4b进行镜面研磨的基体基板,在该情况下可将任一个面任意地用作金刚石层的生长面。
[0064]至少在单面4a上平滑至能生长金刚
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