[發(fā)明專利]單晶金剛石層生長(zhǎng)用基板以及單晶金剛石基板的制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010167218.8
• 申請(qǐng)日: 2010-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101892521A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 野口仁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C30B29/04
• 分類號(hào): C30B29/04;C30B25/02;H01L21/205
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 雒純丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于制造單晶金剛石基板的單晶金剛石層生長(zhǎng)用基板以及單晶金剛石基板的制造方法。

背景技術(shù)

金剛石具有5.47eV的寬帶隙，并且絕緣擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度非常高，達(dá)到10MV/cm。此外，由于其在物質(zhì)中具有最高的熱傳導(dǎo)率，因此，如果用于電子設(shè)備，則有利于作為高輸出電力設(shè)備。此外，金剛石的漂移遷移率也高，并且對(duì)Johnson性能指數(shù)進(jìn)行比較，其也是半導(dǎo)體中最有利于作為高速電力設(shè)備的。

因此，金剛石可以說(shuō)是適于高頻和高輸出電子設(shè)備的頂級(jí)半導(dǎo)體。因此，利用單晶金剛石作為基板的各種電子設(shè)備的研究正在進(jìn)行。

現(xiàn)在，金剛石半導(dǎo)體制作用的單晶金剛石基板，多數(shù)情況下是通過(guò)高溫高壓法(HPHT)所合成的稱作Ib型的金剛石或者是提高了純度的稱作IIa型的金剛石。

然而，雖然HPHT金剛石可以得到高結(jié)晶性，但另一方面，其難以大型化，并且在其尺寸變大時(shí)，價(jià)格變得極高，作為設(shè)備用基板的實(shí)用化很困難。

因此，為了提供大面積并且廉價(jià)的基板，也正在研究通過(guò)氣相法合成的CVD單晶金剛石。

非專利文獻(xiàn)1：第20回ダイヤモンドシンポジウム講演要旨集(2006)，pp.6-7(《第20次金剛石專題論文集》(2006)，第6-7頁(yè))。

非專利文獻(xiàn)2：Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35(1996)pp.L1072-L1074(《日本應(yīng)用物理期刊》，第35卷(1996)，第1072-1074頁(yè))

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問(wèn)題

最近，作為單晶金剛石，已經(jīng)報(bào)道了在HPHT單晶金剛石基材上通過(guò)直接氣相合成法進(jìn)行均質(zhì)外延生長(zhǎng)的均質(zhì)外延CVD單晶金剛石(參見(jiàn)非專利文獻(xiàn)1)。

然而，該方法中，由于基材和生長(zhǎng)的單晶金剛石是相同材料，因而難以將它們分離，因此，需要在基材中預(yù)先注入離子，或者需要在生長(zhǎng)后進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的濕式蝕刻分離處理等，從而在成本方面存在問(wèn)題。此外，由于向基材中注入了離子，因此存在有所得到的單晶金剛石的結(jié)晶性產(chǎn)生一定程度下降的問(wèn)題。

作為其它方法，還報(bào)道了在單晶MgO基材上異質(zhì)外延生長(zhǎng)的單晶Ir膜上，通過(guò)CVD法進(jìn)行異質(zhì)外延生長(zhǎng)的異質(zhì)外延CVD單晶金剛石(參見(jiàn)非專利文獻(xiàn)2)。

然而，該方法中，由于在單晶MgO基材和隔著單晶銥(Ir)膜生長(zhǎng)的單晶金剛石間所產(chǎn)生的應(yīng)力(內(nèi)部應(yīng)力和熱應(yīng)力之和)，而存在有基材和生長(zhǎng)的單晶金剛石細(xì)微地破裂的問(wèn)題。此外，由于作為基材所能夠獲得的單晶MgO的結(jié)晶性不足，因此所得單晶金剛石的結(jié)晶性，并未達(dá)到能夠滿足的程度。

本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而進(jìn)行，其目的在于，提供一種能夠以良好的再現(xiàn)性和低成本制造均勻并且結(jié)晶性高的單晶金剛石的單晶金剛石層生長(zhǎng)用基板，以及單晶金剛石基板的制造方法。

用于解決問(wèn)題的手段

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本方面提供一種單晶金剛石層生長(zhǎng)用基板，用于使單晶金剛石層生長(zhǎng)，其特征在于，至少由材質(zhì)為單晶金剛石的基材以及在該基材的前述單晶金剛石層生長(zhǎng)側(cè)異質(zhì)外延生長(zhǎng)的銥?zāi)せ蜚櫮ば纬桑⑶仪笆龌牡那笆鰡尉Ы饎偸瘜由L(zhǎng)側(cè)的表面的周端部形成曲率半徑(r)≥50μm的倒角形。

如果是這種在材質(zhì)為單晶金剛石的基材上具有異質(zhì)外延生長(zhǎng)的銥?zāi)せ蜚櫮さ纳L(zhǎng)用基板，則通過(guò)使單晶金剛石層在其之上進(jìn)行生長(zhǎng)，可以結(jié)晶性良好地進(jìn)行外延生長(zhǎng)，并且由于是和基材材質(zhì)相同的單晶金剛石，因此生長(zhǎng)的層和基材都不會(huì)因熱膨脹而導(dǎo)致過(guò)量的應(yīng)力。由此，能夠結(jié)晶性良好地進(jìn)行生長(zhǎng)，同時(shí)，即使是大面積，在作為單晶金剛石的層和基材上也都幾乎不會(huì)產(chǎn)生損傷或破裂。因此，在單晶金剛石層生長(zhǎng)后，通過(guò)對(duì)銥?zāi)ぁ櫮な┘舆m當(dāng)?shù)膽?yīng)力，而將其用作良好的剝離層，很容易剝離單晶金剛石層，從而可以得到單晶金剛石基板。此外，由于剝離后的基材幾乎沒(méi)有損傷或破裂等損害，因此可以作為基材再利用。此外，如果基材的單晶金剛石層生長(zhǎng)側(cè)的表面的周端部形成曲率半徑(r)≥50μm的倒角形，則可以切實(shí)地、結(jié)晶性良好地使銥?zāi)ぁ櫮ず?或單晶金剛石層進(jìn)行生長(zhǎng)。

如上所述，按照本發(fā)明的單晶金剛石層生長(zhǎng)用基板，能夠以良好的再現(xiàn)性和低成本制造均勻并且結(jié)晶性高的大面積單晶金剛石基板。

這時(shí)，前述基材優(yōu)選為圓形。

如果是這種形狀的基材，則可以更容易地并且結(jié)晶性良好地使銥?zāi)ぁ櫮ず蛦尉Ы饎偸瘜舆M(jìn)行生長(zhǎng)。

這時(shí)，前述材質(zhì)為單晶金剛石的基材，優(yōu)選為高溫高壓合成單晶金剛石或氣相合成單晶金剛石。

如果是這種單晶金剛石，則由于結(jié)晶性良好，因此可以在該基材上以更好的結(jié)晶性使銥?zāi)ぁ櫮ず蛦尉Ы饎偸瘜舆M(jìn)行良好地生長(zhǎng)。