金刚石膜的制造方法
【专利说明】
[0001] 本发明是申请号为2009102539877、申请日为2009年12月11日、发明名称为"层 积基板及其制造方法和金刚石膜及其制造方法"的发明申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及在器件等的制作中使用的层积基板，尤其是具有金刚石膜的层积基 板。
【背景技术】
[0003] 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lOMV/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器件，则作为高输出功率电子器件 是有利的。
[0004] 并且，金刚石的漂移迀移率也高，即使比较Johnson性能指数，在半导体中作为高 速电子器件也是最有利的。
[0005] 从而，金刚石被称为适合高频高输出功率电子器件的顶级半导体。
[0006] 因此，在基板上层积有金刚石膜等的层积基板受到人们的关注。
[0007] 现在，就金刚石半导体制作用的单晶金刚石而言，大部分是由高压法合成的被称 为I b型的金刚石。此I b型金刚石含有很多氮杂质，且只能获得5_见方程度的大小，实 用性低。
[0008] 与此相对，化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition:CVD)法则具有如果是多 晶金刚石的话就能获得高纯度的6英寸（150mm)直径程度的大面积金刚石膜的优点。但是， 在以前用化学气相沉积法时，难以进行适合于通常的电子器件的单晶化。这是因为以前使 用单晶Si作为基板。也就是说，因为Si和金刚石的晶格常数的差异大（错配度52. 6% )， 很难使金刚石在娃基板上异质外延生长。
[0009] 因此，人们进行过各种研究，有报道称将Pt或Ir作为底膜，在其上面通过化学气 相沉积法制作金刚石膜是比较有效的（例如，参照非专利文献1、2)。
[0010] 现在，特别是关于Ir的研究进行得最多。该技术是首先将单晶MgO作为基板，在 其上面异质外延生长Ir膜，接着用DC等离子体CVD法，通过采用氢气稀释甲烷气体的离子 照射对Ir膜表面进行前处理，在此Ir膜上进行金刚石膜的生长。由此，相比于当初的亚微 米大小，现在可以获得数微米大小的金刚石。
[0011] 然而，在该方法中，必须进行2次异质外延生长，因此制造时间长，工序也复杂，制 造成本高。此外，单晶MgO基板包含大量缺陷，因此，还存在在其表面上形成的Ir膜和金刚 石膜上容易产生缺陷这样的缺点。此外，单晶MgO基板与金刚石膜的线膨胀系数差较大，因 此单晶MgO基板或金刚石膜容易由于应力差而破损。
[0012] 现有技术文献
[0013] 非专利文献 1 :Υ· Shintani, J. Mater. Res. 11,2955(1996)
[0014] 非专利文献 2 :K. Ohtsuka, Jpn. J. Appl. Phys. 35, L1072 (1996)
【发明内容】
[0015] 发明要解决的课题
[0016] 本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的在于以低成本提供：金刚石和单晶 基板不会破损，且具有面积大、结晶性高的高质量单晶金刚石膜作为连续膜的层积基板及 其制造方法。
[0017] 解决课题的方法
[0018] 本发明是为了解决上述课题而进行的，提供一种层积基板，其是至少具有单晶基 板以及在该单晶基板上化学气相沉积的金刚石膜的层积基板，其特征在于，上述单晶基板 是Ir单晶或Rh单晶。
[0019] 这样，本发明的层积基板是在线膨胀系数和晶格常数等期望的物性值接近于金刚 石的Ir单晶基板或Rh单晶基板的表面上化学气相沉积了金刚石膜。因此，与现有的单晶 MgO或在其表面上异质外延生长的Ir膜相比，底基板的结晶性显著提高，因此，在单晶上外 延生长的金刚石膜，其缺陷少，结晶性也与以往相比显著提高。并且，异质外延生长只要进 行1次即可，所用的单晶基板在取出金刚石膜后能够重复使用，所以成本也可以大幅降低。 此外，单晶基板与金刚石膜的线膨胀系数的差比以往小，因此可以防止单晶基板或金刚石 膜由于应力遭到破损。
[0020] 此外，在本发明中，提供由上述层积基板分离的金刚石膜。
[0021] 如上所述，本发明层积基板上的金刚石膜缺陷少，结晶性也比以往明显提高，从该 基板上分离的金刚石膜也缺陷少，结晶性也比以往明显提高。
[0022] 此外，本发明提供使用上述层积基板制备的器件。
[0023] 如上所述，在本发明中，可以提供具有缺陷少的高质量金刚石膜的层积基板，因 此，通过使用这样的层积基板，能以高成品率制备高精度的器件。
[0024] 此外，本发明提供使用上述金刚石膜制备的器件。
[0025] 如上所述，在本发明中，可以提供缺陷少的高质量金刚石膜，因此，通过使用这样 的金刚石I旲，能以尚成品率制备尚精度的器件。
[0026] 此外，本发明提供一种层积基板的制造方法，其特征在于，至少具有在单晶基板上 化学气相沉积金刚石膜的工序，上述单晶基板使用Ir单晶或Rh单晶。
[0027] 根据本发明，由于在线膨胀系数和晶格常数等期望的物性值接近于金刚石的Ir 单晶或Rh单晶的表面上化学气相沉积金刚石膜，因此，异质外延生长只要进行1次即可，进 而剥离金刚石膜的话，单晶基板能重复使用，因而能制造出制造时间和制造成本降低了的 层积基板。此外，底基板的结晶性明显高于以往的异质外延生长膜，因此还能减少在该单晶 基板上化学气相沉积的金刚石I旲的缺陷，提尚结晶性。
[0028] 此外，在本发明层积基板的制造方法中，优选采用微波CVD法或DC等离子体CVD 法进行所述金刚石膜的化学气相沉积。
[0029] 由此，能更确定地得到大面积的单晶金刚石的连续膜。
[0030] 此外，在本发明层积基板的制造方法中，优选在所述金刚石膜的化学气相沉积工 序之前，采用DC等离子体法对所述单晶基板的表面进行前处理。
[0031] 由此，认为通过对单晶基板的表面进行前处理，能在单晶基板的表面上形成纳米 尺寸的金刚石微粒。因此，可以容易地进行之后的在单晶基板的表面上合成金刚石膜。
[0032] 此外，在本发明中，提供了一种金刚石膜的制造方法，其特征在于，至少具有在单 晶基板上化学气相沉积金刚石膜的工序、和由上述单晶基板分离该金刚石膜的工序，上述 单晶基板使用Ir单晶或Rh单晶。
[0033] 根据本发明，由于在线膨胀系数和晶格常数等期望的物性值接近于金刚石的Ir 单晶或Rh单晶的表面上化学气相沉积金刚石膜，因此，能制造出异质外延生长只要进行1 次即可的层积基板。此外，由于底基板的结晶性明显高于以往的异质外延生长膜，因此通过 从单晶基板上分离出在该单晶基板上化学气相沉积的金刚石膜，能获得缺陷少、结晶性高 的金刚石膜。
[0034] 此外，在本发明金刚石膜的制造方法中，优选采用微波CVD法或DC等离子体CVD 法进行上述金刚石膜的化学气相沉积。
[0035] 由此，能更确定地获得大面积的单晶金刚石的连续膜。
[0036] 此外，在本发明金刚石膜的制造方法中，优选在上述金刚石膜的化学气相沉积工 序前，采用DC等离子体法对上述单晶基板的表面进行前处理。
[0037] 由此，认为通过对单晶基板的表面进行前处理，能在单晶基板的表面上形成纳米 尺寸的金刚石微粒。因此，可以容易地进行之后的在单晶基板的表面上合成金刚石膜。
[0038] 发明效果
[0039] 如在上面说明，根据本发明，能以低成本提供具有大面积且高质量的单晶金刚石 膜作为连续膜的层积基板。
【附图说明】
[0040] 图1是表不本发明层积基板的一个例子的概略截面图。
[0041] 图2是表示本发明制造层积基板方法的一个例子的流程图。
[0042] 图3是在本发明制造方法中使用的前处理装置的概略图。
[0043] 图4是本发明制造方法中使用的微波CVD装置的概略图。
[0044] 符号说明
[0045] 11是层积基板、12是基板、13是金刚石膜、20是DC等离子体装置、21是基板、22 是负电压施加电极、23是腔室、24是气体排出管、25是气体导入管、26是等离子体、30是微 波CVD装置、31是气体导入管、32是气体导出管、33是腔室、34是基板台、35是微波电源、36 是波导管、37是基板、38是微波导入窗。
【具体实施方式】
[0046] 以下，对本发明的实施方式进行说明，但本发明并不限定于其中。