[發明專利]單晶金剛石生長用基材及單晶金剛石基板的制造方法

有效

• 申請號: 201010226110.1
• 申請日: 2010-07-06
• 公開（公告）號: CN102041551A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 野口仁
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: C30B29/04
• 分類號: C30B29/04;C30B25/18;C30B29/36;C23C14/18;C23C14/34;C23C14/30;C23C14/08
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘晶

技術領域

本發明涉及一種單晶金剛石生長用基材及單晶金剛石基板的制造方法。

背景技術

金剛石不僅具有5.47eV的寬帶隙而且絕緣擊穿電場強度也高達10MV/cm。進而，在物質中導熱系數也是最高的，所以如果將其用于電子設備，則作為高輸出功率電子設備是有利的。

并且，金剛石的漂移遷移率高，即使比較Johnson性能指數，在半導體中作為高速電子設備也是最有利的。

從而，金剛石被稱為適合高頻高輸出功率電子設備的終極半導體。因此，作為基板利用了單晶的金剛石的各種電子設備的研究正在進行。

現在，就金剛石半導體制作用的單晶金剛石而言，大部分是由高溫高壓法(HPHT)合成的Ⅰb型或者提高了純度的被稱為Ⅱa的金剛石。

但是，HPHT單晶金剛石一方面能夠得到高結晶性，但另一方面難以大型化，若尺寸變大，則價格極端昂貴，作為設備用基板難以實用化。

于是，為了提供面積大且便宜的單晶金剛石基板，正在研究通過氣相法合成的CVD單晶金剛石。

最近，作為單晶金剛石報道了在HPHT單晶金剛石基材(種基材)上以直接氣相合成法同質外延生長的同質外延化學氣相沉積單晶金剛石(參照非專利文獻1)。

但是，由于該方法中的基材和所生長的單晶金剛石為相同材料，所以難以將其分離，因此，需要預先向基材注入離子，或者生長后需要進行長時間的濕法蝕刻分離處理等，從成本方面存在問題。并且，由于向基材注入離子，所以得到的單晶金剛石的結晶性也存在出現一定程度的下降的問題。

作為其他方法，還報道了在單晶MgO(種基材)上使單晶銥(Ir)膜異質外延生長，再在該銥(Ir)膜上用CVD法異質外延生長的CVD單晶金剛石(參照非專利文獻2)

但是，在該方法中，由于單晶MgO基板和通過單晶Ir膜生長的單晶金剛石之間所產生的應力(內部應力和熱應力之和)，所以存在基材和生長的單晶金剛石會細細碎裂的問題。并且，由于能夠得到的種基材單晶MgO的結晶性不充分，所以并非是能夠讓人滿意的水平。

非專利文獻1：第20回ダイヤモンドシンポジウム講演要旨集(第20次金剛石研討會演講要旨集)(2006)，pp.6-7.

非專利文獻2：Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35(1996)pp.L1072-L1074

發明內容

本發明是鑒于上述問題而研究出來的，目的是提供一種可以使面積大且結晶性良好的單晶金剛石生長，并可以便宜地制造高品質單晶金剛石基板的單晶金剛石生長用基材及單晶金剛石基板的制造方法。

為了達到上述目的，本發明提供一種單晶金剛石生長用基材，該基材是用于使單晶金剛石生長的基材，它的特征是至少具有單晶SiC基板和在該單晶SiC基板的使所述單晶金剛石生長的一側異質外延生長的銥膜或銠膜。

像這樣，由于能夠得到比較便宜且結晶性好的單晶SiC基板，所以可以在其表面進行良好的外延生長，直接或者通過其它層進行生長就能成為結晶性良好的銥膜或銠膜。因此，通過使單晶金剛石在結晶性良好的基材上生長，就可以得到結晶性高的單晶金剛石。并且，如果是單晶SiC基板，則因SiC和金剛石熱膨脹系數比較接近，所以在單晶金剛石生長時由熱膨脹所產生的應力小，幾乎沒有單晶金剛石或者基材碎裂的情況。并且，通過在單晶SiC基板上具備銥膜或銠膜，即可在單晶金剛石生長時發揮良好的緩沖層的功能。

如上所述，本發明的單晶金剛石生長用基材是能使面積大且結晶性高的單晶金剛石以低成本生長的基材。

此時，所述單晶SiC基板的晶體結構優選立方晶系的β-SiC。

像這樣，如果單晶SiC基板的結晶結為選立方晶系的β-SiC，就能成為可使結晶性更好的單晶金剛石生長的基材。

此時，所述單晶SiC基板的厚度優選0.03mm～20.00mm。

這樣厚度的單晶SiC基板容易處理，若厚度在20.00mm以下，還可以良好地進行雙面研磨等，同時也不會使成本過高。

此時，所述銥膜或銠膜可以是用濺射法進行異質外延生長的膜。

像這樣，本發明的基材銥膜或銠膜可以是用濺射法進行異質外延生長的膜。

此時，所述銥膜或銠膜的厚度優選為～100μm。

像這樣，如果銥膜或銠膜的厚度在以上，則膜厚均一性和結晶性足夠高，如果厚度在100μm以下，則由于與基材、單晶金剛石之間所產生的應力小，所以能夠確實生長單晶金剛石，進而成為便宜的基材。

此時，所述銥膜或銠膜的表面優選實施偏壓處理。