金刚石基板制造方法技术

本发明专利技术提供一种金刚石基板制造方法，能够降低将单晶金刚石加工成金刚石基板时的损失量。金刚石基板制造方法包括：将使激光(B)聚光的激光聚光部(190)配置为面对单晶金刚石晶块(10)的上表面(10a)的工序；从激光聚光部(190)朝晶块(10)的上表面(10a)照射激光(B)，在晶块(10)的一部分区域，从晶块(10)的上表面(10a)至规定深度沿着单晶金刚石的(111)面形成包含石墨加工痕(21)和从该加工痕(21)开始沿着(111)面延伸的裂纹(22)的改性层(20)的工序；以及从改性层(20)至晶块(10)的上表面(10a)的剩余区域的规定深度，使开裂自发地传播而形成开裂面(25)的工序。开裂面(25)的工序。开裂面(25)的工序。

【技术实现步骤摘要】
金刚石基板制造方法


[0001]本专利技术涉及金刚石基板制造方法，详细地，涉及使用激光对单晶金刚石进行加工来制造金刚石基板的金刚石基板制造方法。

技术介绍

[0002]以往，作为适于功率器件的半导体材料，一直提供碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)来替代硅(Si)，但金刚石半导体与这些半导体材料相比，具有高介电击穿电场、高功率控制指数并且热导率最高，因而作为下一代材料受到关注，正在朝实用化进行研究、开发。此外，金刚石中的氮
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空位色心(NV色心)能够在室温进行高灵敏度的磁检测，因此期待其在磁传感器中的应用，该研究也在进行中(参照专利文献1)。
[0003]期待应用于这些半导体的单晶金刚石可通过高温高压法(HPHT法)、同质外延生长来合成，但通过这些合成法，难以将用于半导体工艺的单晶金刚石的块状基板大面积化。对此，将单晶氧化镁(MgO)作为基底晶体使单晶金刚石进行异质外延生长的气相合成法(CVD法)在大面积化方面有优势，因而一直适用。
[0004]在通过该CVD法的异质外延生长中，能够得到在与基底MgO晶体的结晶方位同方位上生长的单晶金刚石的块状晶体。即，在基底MgO晶体的结晶方位为[100]时，得到结晶方位[100]的金刚石块状晶体，在基底MgO晶体的结晶方位为[111]时，得到结晶方位[111]的金刚石块状晶体。在将单晶金刚石应用于磁传感器时，需要形成高密度的NV色心并使NV色心的取向轴对齐，由于确立了通过CVD法使高密度NV色心沿[111]方向取向的技术，因此由将(111)面作为主表面的单晶金刚石形成(111)块状晶体的必要性提高了(参照专利文献2)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：国际公开2015/107907号
[0008]专利文献2：国际公开2015/046294号
[0009]专利文献3：日本特开2021
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080153号公报

技术实现思路

[0010]专利技术要解决的课题
[0011]另一方面，通过异质外延生长得到的单晶金刚石的块状晶体要进行切片来加工成板状的基板，但金刚石的硬度高，不容易加工。作为切片出基板的加工方法，可利用通过离子注入来导入缺陷层并通过蚀刻等将其除去从而进行剥离的智能切割技术，但存在为了进行离子注入而需要高真空环境的装置且加工时间长的问题。此外，虽能够以数μm厚度进行剥离，但尚无数百μm厚度下的剥离事例。
[0012]作为用于加工成基板的其他方法，有将从基底晶体分离的单晶金刚石的块状晶体进行研磨或实施化学机械研磨(CMP)直至期望厚度的方法。此外，对于由现有的HPHT法得到的单晶金刚石，要实施从晶锭、将晶锭进一步切断为固定长度而得的晶块切片出基板的加
工，但存在以切割余量的形式产生损耗的问题。由于[111]方位的单晶金刚石的块状晶体特别难以研磨，因而要求开发出用于得到(111)基板的制造方法。
[0013]如上所述，对于期待应用于高精度磁传感器的(111)单晶金刚石的块状晶体、晶锭或晶块，要求一种通过较简单的方法降低因切割余量造成的加工损耗来切片出基板的制造方法。
[0014]本专利技术是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种由通过CVD法进行异质外延生长的[111]方位的单晶金刚石的块状晶体和通过HTHP法得到的单晶金刚石的晶锭、晶块来加工损耗少地制作(111)基板的金刚石基板制造方法。
[0015]用于解决课题的方法
[0016]为了解决上述课题，本申请涉及的金刚石基板制造方法包括：将使激光聚光的激光聚光部配置为面对单晶金刚石晶块的上表面的工序；从激光聚光部朝晶块的上表面照射激光，使激光聚光于晶块的内部，同时使激光聚光部与晶块以二维状相对移动，从而在晶块的上表面的一部分区域中从上表面至规定深度沿着单晶金刚石的(111)面形成包含石墨加工痕和从该加工痕开始在周围沿着(111)面延伸的裂纹的改性层的工序；以及对于晶块的上表面的一部分区域，从在规定深度形成的改性层开始至晶块的上表面的剩余区域的规定深度，使开裂自发地传播而形成开裂面的工序。
[0017]可以进一步包括：使晶块中的从上表面至到达改性层或开裂面的深度为止的部分与比改性层或开裂面更深的部分自发地剥离的工序。晶块可以具有将上表面作为单晶金刚石的(111)面的板状形状。
[0018]形成改性层的工序还可以包括：使激光聚光部和晶块在规定扫描方向上相对移动的工序；以及使激光聚光部和晶块在与上述扫描方向正交的方向上隔着规定间隔相对移动的工序。
[0019]激光是脉冲波的激光，加工痕的石墨可以在扫描方向和与上述扫描方向正交的方向上利用被裂纹反射的激光来形成，所述裂纹从在至少一个方向上相邻的其他加工痕开始延伸。激光的脉冲宽度可以为数ns至数百ns的范围。
[0020]专利技术效果
[0021]根据本专利技术，能够由[111]方位的单晶金刚石的块状晶体和通过HTHP法得到的单晶金刚石晶锭、晶块在减少加工损耗的情况下制作(111)基板，进而能够提高制造金刚石基板时的成品率。
附图说明
[0022]图1是显示加工装置的概略结构的立体图。
[0023]图2是说明金刚石的晶体结构的立体图。
[0024]图3是说明激光扫描的单晶金刚石晶块的平面图。
[0025]图4A是说明在单晶金刚石晶块中形成改性层的平面图。
[0026]图4B是说明在单晶金刚石晶块中形成改性层的平面图。
[0027]图5A是说明在单晶金刚石晶块中形成改性层的截面图。
[0028]图5B是说明在单晶金刚石晶块中形成改性层的截面图。
[0029]图6是显示在改性层或开裂面处剥离的单晶金刚石晶块的剥离面的照片。
[0030]图7是说明从单晶金刚石晶块制造多个金刚石基板的方法的截面图。
[0031]符号说明
[0032]10：晶块，10a：上表面，20：改性层，21：加工痕，22：裂纹，25：开裂面，100：加工装置，190：激光聚光部。
具体实施方式
[0033]接下来，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。在以下附图的记载中，对相同或相似的部分赋予相同或相似的符号。但需要注意的是，附图为示意图，厚度与平面尺寸的关系、各层的厚度比率等与实际有所不同。因此，具体的厚度、尺寸应参考以下说明来判断。另外，不言而喻，在附图相互之间也包括彼此的尺寸关系、比率不同的部分。
[0034]另外，以下所示的实施方式例示的是用于使本专利技术的技术思想具体化的装置、方法，在本专利技术的实施方式中，构成部件的材质、形状、结构、配置等不特定于以下这些。可以在权利要求的范围内对本专利技术的实施方式进行各种改变。
[0035]图1是显示加工装置100的概略结构的立体图。加工装置100具有：用于载置单晶金刚石晶块10的基座110、支撑基座110以能够在水平面内的XY方向上移动的基座支撑部120、和固定单晶金刚石晶块1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金刚石基板制造方法，包括：将使激光聚光的激光聚光部配置为面对单晶金刚石晶块的上表面的工序；从所述激光聚光部朝所述晶块的上表面照射激光，使激光聚光于所述晶块的内部，同时使所述激光聚光部与所述晶块以二维状相对移动，从而在所述晶块的上表面的一部分区域中从所述上表面至规定深度沿着单晶金刚石的(111)面形成包含石墨加工痕和从该加工痕开始在周围沿着(111)面延伸的裂纹的改性层的工序；以及从所述改性层至所述晶块的上表面的剩余区域的所述规定深度，使开裂自发地传播而形成开裂面的工序。2.如权利要求1所述的金刚石基板制造方法，其中，进一步包括：使所述晶块中的从所述上表面至到达所述改性层或所述开裂面的深度为止的部分与比所述改性层或所述开裂面更深的部分自发地剥离的...

【专利技术属性】
技术研发人员：池野顺一，山田洋平，铃木秀树，松尾利香，野口仁，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社国立大学法人埼玉大学，
类型：发明
国别省市：