金刚石基板和金刚石基板的制造方法技术

提供一种自支撑的金刚石基板和制造该金刚石基板的方法，在由金刚石构成的基板中，不但抑制了翘曲量，还抑制了遍及整个基板表面的晶轴的角度偏差。准备基底基板，在该基底基板的单面上形成多个由金刚石单晶体构成的柱状金刚石，使金刚石单晶体从各柱状金刚石的末端生长，使从各柱状金刚石的末端生长的各金刚石单晶体聚结而形成金刚石基板层，使金刚石基板层从基底基板分离，由金刚石基板层制造出金刚石基板，由此，使金刚石基板的厚度方向上的最高部与最低部之差超过0μm且在485μm以下，并且使金刚石基板的遍及整个表面的晶轴的角度的偏差超过0°且在3.00°以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金刚石基板和金刚石基板的制造方法
本专利技术涉及金刚石基板和金刚石基板的制造方法。
技术介绍
金刚石作为半导体材料而具有很多无法比拟的优异特性，其被期待作为终极的半导体基板。特别是在近年来，发挥出较宽带隙的紫外发光元件和具有优异的高频特性的场效应晶体管等金刚石薄膜器件被不断开发。上述金刚石薄膜器件是使用等离子CVD(ChemicalVaporDeposition：化学气相沉积)法而制成的。此时，能够使用金属或硅来作为用于使金刚石薄膜生长的基底基板。为了得到结晶性更高的金刚石薄膜，优选将金刚石基板用于基底基板而使金刚石薄膜进行同质外延生长，能够提高金刚石薄膜器件的特性。为了得到优质且均质的金刚石薄膜，要求最适合的生长条件和作为与该条件相匹配的基底基板的金刚石基板。为了得到均质的金刚石薄膜，需要在作为基底基板的金刚石基板的整个面内区域中使成膜条件均匀。在利用等离子CVD法而使金刚石薄膜生长时，通过获得基于等离子的加热和基于水冷基台的冷却之间的平衡而将基板温度保持为固定。此时，如果作为基底基板的金刚石基板的凹凸较尖锐，则与冷却基台的接触会变得不均匀，从而处于生长中的金刚石基板的温度会变得不均匀，其结果，在基底基板生长的金刚石薄膜的品质会变得不均匀。此外，为了进行良好的同质外延生长，如非专利文献1所公开的那样，报道了如下内容：作为基底基板的金刚石基板的晶轴的角度偏差优选在3.5°±1.5°以内。即，为了使优质的金刚石薄膜均质地生长，要求作为基底基板的金刚石基板的凹凸较小，且金刚石基板面内的晶轴的角度偏差的均匀性较高。目前，关于作为基底基板的金刚石基板的制作方法，HTHP法(HighTemperatureHighPressure：高温高压法)是主流，在市场中流通的人工金刚石大多是以该方法生产出的。使用以HTHP法制成的底层金刚石基板，确保了温度和偏角的面内均匀性，制作出了高品质的金刚石薄膜。但是，在今后利用金刚石来作为半导体器件的情况下，从该器件的生产率这一观点出发，需要将直径2英寸(约50mm)以上的大面积的金刚石基板作为基底基板。但是，对于现有的HTHP法而言，无法制造大面积的金刚石基板。为了解决该问题，开发了使基底基板用的大面积金刚石晶体在MgO基板上生长的异质外延生长，使得大面积的金刚石基板成为了现实。在先技术文献专利文献非专利文献1：FurtherimprovementinhighcrystallinequalityofhomoepitaxialCVDdiamond,H.Miyake,K.Arima,O.Maida,T.TerajiandT.Ito,16(2007)679-684.
技术实现思路
专利技术所要解决的课题面向金刚石基板的大面积化而正在进行异质外延生长技术的开发。但是还没有实现凹凸较小且晶轴的角度偏差的面内均匀性较高的金刚石基板的先例。其原因是，当欲利用异质外延生长法来制作大面积的金刚石晶体时，在基底基板上生长的金刚石晶体会由于与基底基板之间的热膨胀系数的差异或晶格常数的差异而翘曲。当如图35的(a)所示那样将翘曲的金刚石晶体加工成基板形状时，虽然加工出来的金刚石基板的表面如图35的(b)所示那样成为无翘曲的平坦面，但面内的晶轴的角度会发生偏差。在该情况下，即使进行加工来调节金刚石基板面内的晶轴角度的中央值，但如果基板面内的晶轴的角度偏差为3°以上，则会产生从3.5°±1.5°偏离的区域，从而导致金刚石薄膜的品质会下降。与此相反，当依照翘曲的金刚石基板的形状而进行表面的研磨加工时，所加工出的金刚石基板表面的晶轴的角度偏差如图35的(c)所示。虽然看上去能够观察到晶轴的角度发生了偏差，但如果微观地观察，金刚石基板的实际表面与晶轴所形成的角度是均匀的，从结晶生长的观点出发，可以说晶轴的角度偏差的面内均匀性较高。但另一方面，关于金刚石基板的形状，在加工后也依然维持了加工前的翘曲。因此，为了使优质的金刚石薄膜均质地生长，要求作为基底基板的金刚石基板的凹凸较小且金刚石基板面内的晶轴的角度偏差的均匀性较高。本专利技术是鉴于上述情况而被完成的，其课题在于提供如下的金刚石基板和该基板的制造方法，该金刚石基板由金刚石单晶体构成，能够将基板的厚度方向上的基板最高部与最低部之差抑制在规定的范围内(超过0μm且在485μm以下)，并且还能够将遍及整个基板表面的晶轴的角度偏差也抑制在规定的范围内(超过0°且在3.00°以下)。用于解决课题的方法所述课题通过以下的本专利技术来解决。即，本专利技术的金刚石基板的特征在于，本专利技术的金刚石基板由金刚石单晶体构成，金刚石基板的厚度方向上的最高部与最低部之差超过0μm且在485μm以下，金刚石基板的遍及整个表面的晶轴的角度的偏差超过0°且在3.00°以下。此外本专利技术的金刚石基板的制造方法的特征在于，准备基底基板，在该基底基板的单面上形成多个由金刚石单晶体构成的柱状金刚石，使金刚石单晶体从各柱状金刚石的末端生长，使从各柱状金刚石的末端生长的各金刚石单晶体聚结而形成金刚石基板层，使金刚石基板层从基底基板分离，由金刚石基板层制造出金刚石基板，使金刚石基板的厚度方向上的最高部与最低部之差超过0μm且在485μm以下，并且使金刚石基板的遍及整个表面的晶轴的角度的偏差超过0°且在3.00°以下。专利技术效果根据上述特征，在本专利技术的金刚石基板及其制造方法中，能够将金刚石基板的厚度方向上的最高部与最低部之差预先抑制为超过0μm且在485μm以下，并且能够将整个金刚石基板表面上的晶轴的角度偏差抑制为超过0°且在3.00°以下。因此，由于能够降低在金刚石基板的整个表面上形成的半导体膜的晶轴从金刚石基板的晶轴的偏差受到的影响，因此会降低半导体膜的晶轴的角度偏差，并能够抑制半导体膜的特性在面内发生偏差。同时，在功能性薄膜(例如半导体膜等)成膜时的加热时，能够使金刚石基板面内的温度更均匀，因此仍然能够抑制半导体膜的特性在面内发生偏差。附图说明图1为示意性地示出本实施方式的金刚石基板的一个示例的立体图。图2为示意性地示出本实施方式的金刚石基板的翘曲形态和遍及整个基板表面的晶轴的一个示例的侧剖视图。图3为示意性地示出本实施方式的金刚石基板的翘曲形态和遍及整个基板表面的晶轴的其他示例的侧剖视图。图4为示意性地示出本实施方式的金刚石基板的翘曲形态和遍及整个基板表面的晶轴的另一个示例的侧剖视图。图5为示出本实施方式的金刚石基板的制造方法的第一实施方式的基底基板的示意性的说明图。图6为示出金刚石基板的制造方法的第一实施方式的带金刚石层的基底基板的状态的示意性的说明图。图7为示出形成有多个柱状金刚石的基底基板的示意图。图8为示出形成有多个柱状金刚石的基底基板的立体图。图9为示出形成有金刚石基板层的、带柱状金刚石的基底基板的示意图。图10为示出形成有金刚石基板层的、带柱状金刚石的基底基板的立体图。图11为示出产生了拉伸应力而呈凸状翘曲的金刚石基板层、基底基板以及各柱状金刚石的示意性的说明图。图12为示出柱状金刚石被破坏而使金刚石基板层与基底基板分离的状态的示意图。图13为示出形成有多个柱状金刚石的基底基板的其它形态的示意图。图14为示意性地示出本实施方式的金刚石基板的制造方法的第二实施方式的基底基板的一个示例的侧视图。图15为图14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金刚石基板，其特征在于，金刚石基板由金刚石单晶体构成，金刚石基板的厚度方向上的最高部与最低部之差超过0μm且在485μm以下，金刚石基板的遍及整个表面的晶轴的角度的偏差超过0°且在3.00°以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.31 JP 2015-1525451.一种金刚石基板，其特征在于，金刚石基板由金刚石单晶体构成，金刚石基板的厚度方向上的最高部与最低部之差超过0μm且在485μm以下，金刚石基板的遍及整个表面的晶轴的角度的偏差超过0°且在3.00°以下。2.根据权利要求1所述的金刚石基板，其特征在于，所述差超过0μm且在130μm以下，所述晶轴的角度的偏差超过0°且在0.59°以下。3.根据权利要求1或2所述的金刚石基板，其特征在于，所述差超过0μm且在65μm以下，所述晶轴的角度的偏差超过0°且在0.30°以下。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的金刚石基板，其特征在于，所述金刚石基板从外缘朝向中央单调地翘曲，所述差为外缘与中央之间的翘曲量。5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的金刚石基板，其特征在于，所述金刚石基板从外缘朝向中央非单调地翘曲，所述差为外缘与所述最高部之间的翘曲量。6.根据权利要求1至3中的任意一项所述的金刚石基板，其特征在于，所述金刚石基板具有起伏。7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的金刚石基板，其特征在于，所述表面的表面粗糙度Ra小于1nm。8.根据权利要求7所述的金刚石基板，其特征在于，所述表面粗糙度Ra为0.1nm以下。9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的金刚石基板，其特征在于，所述金刚石基板在平面方向上的形状为方形形状、圆形形状或者设置有定向平面的圆形形状，在为方形形状的情况下，对角线的长度为10mm以上，在为圆形形状的情况下，直径为0.4英寸以上。10.根据权利要求9所述的金刚石基板，其特征在于，所述对角线的长度为50.8mm以上，或者所述直径为2英寸以上。11.根据权利要求9或10所述的金刚石基板，其特征在于，所述对角线的长度为50.8mm以上且203.2mm以下，或者所述直径为2英寸以上且8英寸以下。12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的金刚石基板，其特征在于，所述表面上的X射线摇摆曲线的半峰全宽在整个所述表面上都为300秒以下。13.根据权利要求12所述的金刚石基板，其特征在于，所述半峰全宽在整个所述表面上都为100秒以下。14.根据权利要求12或13所述的金刚石基板，其特征在于，所述半峰全宽在整个所述表面上都为50秒以下。15.根据权利要求1至14中的任意一项所述的金刚石基板，其特征在于，所述金刚石基板的厚度为0.05mm以上且3.0mm以下。16.根据权利要求15所述的金刚石基板，其特征在于，所述厚度为0.3mm以上且3.0mm以下。17.根据权利要求15或16所述的金刚石基板，其特征在于，所述金刚石基板的厚度为0.5mm以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：会田英雄，小山浩司，池尻宪次朗，金圣祐，菊地祐贵，
申请(专利权)人：安达满纳米奇精密宝石有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP