CN105705683A - 金刚石基板及金刚石基板的制造方法 - Google Patents

金刚石基板及金刚石基板的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供通过在结晶生长时释放应力而防止金刚石基板产生裂纹、且能将金刚石基板内部的结晶面的曲率降低到超过0km-1且1500km-1以下的金刚石基板及制造方法。该金刚石基板的制造方法的特征在于，准备基体基板，在该基体基板的单面形成多个由金刚石单晶构成的柱状金刚石，使金刚石单晶从各柱状金刚石的前端生长，并使从各柱状金刚石的前端生长的各金刚石单晶聚结以形成金刚石基板层，从基体基板将金刚石基板层分离，由金刚石基板层制造金刚石基板，使金刚石基板的内部的结晶面的曲率为超过0km-1且1500km-1以下。

Description

金刚石基板及金刚石基板的制造方法
技术领域
本发明涉及金刚石基板(衬底)及金刚石基板的制造方法。
背景技术
金刚石作为终极的半导体基板而备受期待。其原因是：金刚石具有高导热率、高电子、空穴迁移率、高击穿场强、低电介质损耗及宽带隙这些作为半导体材料的数量众多的独有优良特性。带隙约为5.5eV，在现有的半导体材料中具有极高的值。特别地，近年来，不断开发了有效利用宽带隙的紫外线发光元件和具有优良高频特性的场效应晶体管等。
在将金刚石用作半导体基板的情况下，外形上没有任何曲率(即，弯曲)的平板状基板从没有结晶轴的倾斜的方面来看是理想的，但是，为了得到此类金刚石基板，在现阶段只有应用SiC单晶生长用的RAF法。RAF法是在SiC单晶的a面方向上重复进行生长的生长方法，被称为Repeateda-Face(RAF)法(重复a面法)。从生长的坯料切出a面单晶，在该面生长，然后重复进行a面单晶的切出和在该面的生长。然后，从坯料切出晶种结晶。用RAF法得到的金刚石基板在现阶段最大也就10mm左右的方形。
在考虑将金刚石用作半导体时，需要几英寸直径那样的一定程度的大小。其原因是，在将Si等普通半导体的微细加工中使用的加工装置也适用于金刚石的情况下，难以适用于不足几英寸的小型基板。
于是，作为生长具有一定程度的大小的金刚石的方法，而提出了几个构思，其中，作为有力候补可举出将多个小型的金刚石单晶基板并排排列的金刚石单晶生长方法(所谓的马赛克生长法。例如参照专利文献1)和将单晶的氧化镁(MgO)基板用作基体基板并在该基体基板上通过异质外延生长法而形成金刚石膜的制造方法(例如，参照专利文献2)。
马赛克生长法是将多个金刚石单晶基板瓷砖状排列、并在该金刚石单晶基板上通过使金刚石单晶新进行同质外延生长而生长形成大型的金刚石单晶基板的技巧。但是，在瓷砖状排列的金刚石单晶基板彼此的结合边界上，作为结晶品质劣化的区域而产生结合边界。因此，在用马赛克生长法得到的金刚石单晶必定产生结合边界。
作为产生结合边界的原因，是由于在结合边界的区域随机发生生长，且发生来自各方向的聚结，并在结合边界产生大量的错位。该结合边界成为用目视也能确认的程度的清晰边界线。
结合边界的部分在半导体器件的生长中不能使用，因此，相对于用马赛克生长法得到的金刚石单晶基板的面积，实际能使用的面积受到限制。
更糟的是，能进行半导体器件的制作的金刚石单晶基板的区域和半导体器件芯片的大小未必一致。因此，在此类金刚石单晶基板制作半导体器件的处理中，需要进行处理以避开结合边界。因此，半导体器件制作的处理变得复杂。
另一方面，所述异质外延生长法是在由具有不同物理性的材料构成的基体基板上使成为金刚石基板的金刚石膜外延生长的技巧。在一个基体基板上使一个金刚石膜外延生长，因此不用担心如所述马赛克生长法那样产生多个金刚石单晶基板彼此的结合边界。
因此，马赛克结晶法和异质外延生长法这两个方法中，在难以受到能制作半导体器件的基板面积的制约这点上，异质外延生长法特别有前途。
但是，由于基体基板和金刚石间的晶格常数及热膨胀系数的不同，而在生长成形的金刚石基板的结晶内部产生应力，且在金刚石基板产生弯曲和/或裂纹。因此，用异质外延生长法也不容易得到大型的基板。
于是，对于降低在异质外延生长法中在金刚石产生的应力，通告了几个现有技术(例如，参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3387154号公报；
专利文献2：日本专利第5066651号公报；
专利文献3：日本专利公开第2007-287771号公报
发明内容
本发明要解决的问题
虽然通过使用这些现有技术，而在此前用异质外延生长法实现了1.5英寸的金刚石基板，但却是通过将弯曲抑制在不产生裂纹的程度而完成。然而，即使完成没有裂纹的1.5英寸金刚石基板，在作为下一工序的基板加工工序中也会在实基板表面和结晶面发生偏移，且发生离角(オフ角度)的面内分布。
即使将金刚石基板的弯曲抑制到不产生裂纹的等级，也不能消除弯曲。因此，必须进行成为弯曲的金刚石基板的加工，结果，在实基板表面和结晶面发生偏移，即发生离角的面内分布。
此外，在异质外延生长法中，基体基板和金刚石间的晶格常数及热膨胀系数的不同不可避免。因此，如图12(a)所示，在因这些不同而使基体基板101和金刚石102弯曲的状态下，必须从金刚石102将基板103成形加工为平板状而取出。
在弯曲的状态下，金刚石的结晶面具有曲率，因此结晶轴的倾斜也不能均匀地对齐，发生角度偏移。从该金刚石取出的基板如图12(b)中箭头所示那样其角度的偏移随着从基板103的中心部向端部而变大，不能使结晶轴的角度均匀，且结晶轴的角度偏移不能改善而原样残留。
在此类基板103的表面上形成半导体膜时，该半导体膜的结晶轴受到基板103的结晶轴的偏移的影响，且发生半导体膜的结晶轴的角度偏移而不能抑制半导体膜的特性的面内波动。
结晶轴的角度对齐的情况下，能抑制结晶缺陷的产生，但是，在具有角度偏移的金刚石基板的表面上形成半导体膜时，该半导体膜的结晶轴受到金刚石基板的结晶轴的偏移的影响，发生半导体膜的结晶轴的角度偏移而不能抑制半导体膜的特性的面内波动。
本发明鉴于上述情况而研制，其目的是提供通过在结晶生长时释放应力而防止金刚石基板产生裂纹、且能使金刚石基板内部的结晶面的曲率降低到超过0km-1且1500km-1以下的金刚石基板。
此外，本发明提供通过在结晶生长时释放应力而防止金刚石基板产生裂纹、且能制造使金刚石基板内部的结晶面的曲率为超过0km-1且1500km-1以下的金刚石基板的制造方法。
用于解决问题的手段
所述问题由以下的本发明来完成。即、本发明的金刚石基板，其特征在于，金刚石基板由金刚石单晶构成，金刚石基板的内部的结晶面还具有曲率，该曲率为超过0km-1且1500km-1以下。
此外，本发明的金刚石基板的制造方法，其特征在于，准备基体基板，在该基体基板的单面形成多个由金刚石单晶构成的柱状金刚石，使金刚石单晶从各柱状金刚石的前端生长，并使从各柱状金刚石的前端生长的各金刚石单晶聚结以形成金刚石基板层，从基体基板将金刚石基板层分离，由金刚石基板层制造金刚石基板，使金刚石基板的内部的结晶面的曲率为超过0km-1且1500km-1以下。
发明效果
在本发明涉及的金刚石基板及其制造方法中，在金刚石基板层的生长时，使柱状金刚石破坏，从而将金刚石基板层从基体基板分离。因此，即使在金刚石基板层产生的应力变大，也能通过柱状金刚石的破坏而将金刚石基板层的应力释放到外部。因此，能抑制金刚石基板层处的结晶畸变的产生，且能抑制金刚石基板层内部的结晶轴的角度偏移。根据以上内容，能使金刚石基板层内部的结晶面的曲率处于一定范围(超过0km-1且1500km-1以下)中，且能提高金刚石基板面内的结晶面的倾斜(离角)的均匀性。
再有，由于能降低在金刚石基板的表面上形成的半导体膜的结晶轴从金刚石基板的结晶轴的偏移受到的影响，因此能减小半导体膜的结晶轴的角度偏移，且能抑制发生半导体膜的特性的面内波动。
此外，由于通过柱状金刚石的破坏而将金刚石基板层的应力释放到外部，因此能防止金刚石基板层及金刚石基板产生裂纹。
附图说明
图1是表示本实施方式涉及的金刚石基板的一例的立体图。
图2是表示本实施方式涉及的基体基板的示意说明图。
图3是表示本实施方式的带金刚石层基体基板的状态的示意说明图。
图4是表示形成有多个柱状金刚石的基体基板的示意图。
图5是示意地表示形成有多个柱状金刚石的基体基板的立体图。
图6是表示形成有金刚石基板层的带柱状金刚石基体基板的示意图。
图7是示意地表示形成有金刚石基板层的带柱状金刚石基体基板的立体图。
图8是表示产生拉伸应力而凸状弯曲的金刚石基板层、基体基板及各柱状金刚石的示意说明图。
图9是表示柱状金刚石被破坏、且金刚石基板层和基体基板分离的状态的示意图。
图10是表示形成有多个柱状金刚石的基体基板的另一形式的示意图。
图11是表示本实施方式涉及的金刚石基板的结晶轴的角度的一例的示意图。
图12(a)是表示异质外延生长法中的、基体基板和金刚石的状态的示意说明图。图12(b)是表示从图12(a)的金刚石取出的金刚石基板的结晶轴的角度的一例的示意图。
具体实施方式
下面参照图1来详细说明本发明涉及的金刚石基板。本发明涉及的金刚石基板的平面方向的形状没有特别限定，可以是例如方形等。但是，从在被称为表面弹性波元件、热敏电阻、半导体器件等用途的制造工序中容易使用的观点出发，优选圆形形状。特别地，如图1所示，优选为设有取向平面(取向平坦面)的圆形形状。
在金刚石基板1的形状为圆形形状或图1所示那样设有取向平面的圆形形状的情况下，从大型化的观点来看优选直径为0.4英寸(约10mm)。再有，从实用基板的大型化这一观点来看，优选直径为2英寸(约50.8mm)以上，较优选为3英寸(约76.2mm)以上，更优选为6英寸(约152.4mm)以上。再有，考虑金刚石基板1的尺寸公差，在本申请中，关于直径2英寸，定义为：减去相当于50.8mm的2％的1.0mm的、直径49.8mm以上～50.8mm的范围也符合2英寸。
再有，虽然直径的上限值没有特别限定，但是，从实用上的观点来看，优选为8英寸(约203.2mm)以下。此外，为了一次制造大量的元件和/或器件，也可使用具有与直径2英寸相同以上的面积的方形金刚石基板。
因此，金刚石基板1的表面2至少具有0.78cm2的表面积。再有，从大型化的观点来看，更优选具有20cm2～1297cm2的表面积。
此外，金刚石基板1的厚度t可任意设定，但是，作为独立的基板优选为3.0mm以下，为了用于元件和/或器件的生产线而较优选为1.5mm以下、更优选为1.0mm以下。另一方面，虽然厚度t的下限值没有特别限定，但是，从确保金刚石基板1的刚性以防止龟裂和/或断裂或裂纹的发生的观点来看，优选为0.05mm以上，较优选为0.3mm以上。
此处，本发明中的“独立的基板”或“独立基板”指具有不仅能保持自身的形状、而且在搬运中不产生不良情况的程度的强度的基板。为了具有该强度，厚度t优选为0.3mm以上。此外，金刚石为极硬的材料，因此，在考虑元件和/或器件形成后的劈开的容易性等时，作为独立基板的厚度t的上限优选为3.0mm以下。再有，作为元件和/或器件用途的使用频率最高，且作为独立的基板的厚度，厚度t最优选为0.5mm以上0.7mm以下(500μm以上700μm以下)。
形成金刚石基板1的金刚石结晶优选为金刚石单晶。金刚石单晶可以是Ia型、IIa型或IIb型中的任一种，但是，在将金刚石基板1用作半导体器件的基板的情况下，从结晶缺陷和/或畸变的产生量方面来看，Ia型较优选。再有，金刚石基板1由单一的金刚石单晶形成，在表面2上没有将多个金刚石单晶结合的结合边界。
在金刚石基板1的表面2，施行磨削、研磨或CMP(ChemicalMechanicalPolishing(化学机械抛光))加工。另一方面，在金刚石基板1的背面，施行磨削和/或研磨。表面2的加工主要为了实现平坦的基板形状而实施，背面的加工主要为了实现期望的厚度t而实施。再有，期望表面2的表面粗糙度Ra为能形成元件和/或器件的程度，因此，优选为形成为不足1nm，较优选为形成为在原子等级平坦的0.1nm以下。Ra的测定通过表面粗糙度测定机来进行。
在金刚石基板1为单晶的情况下，其表面2的结晶面的面方位可以是(111)、(110)、(100)中的任一个，且不限于这些面方位。但是，从形成元件和/或器件、或者金刚石单晶的生长等用途中最适用的观点来看，优选为(100)。
再有，在本发明的金刚石基板1中，在表面2没有露出的基板1内部的结晶面在从基板1的端部到中心部的范围内弯曲而具有曲率。即、金刚石基板1在外观上成形为表面2及背面平坦且平行地形成的平板型，然而，基板1内部的结晶轴3如图11所示那样其角度的偏移随着从基板1的中心部朝向端部而变大。在本发明的金刚石基板1中，允许此类基板1内部中的结晶轴3的角度偏移。但是，特征在于使基板1内部的结晶面的曲率处于一定范围内。虽然基板1内部的结晶面可以是任意类型，但是，举(001)来作为一例。(001)面的基板1的研磨容易，且容易以微小角度进行倾斜，因而优选。
在本发明中，使在表面2没有露出的基板1内部的结晶面的曲率为超过0km-1且1500km-1以下。通过使曲率处于超过0km-1且1500km-1以下的范围内，而能使基板1内部的结晶面的倾斜(离角)的均匀性提高。特别地，最适合用于元件和/或器件形成或金刚石单晶的生长等用途。在厚度t为0.5mm以上0.7mm以下的金刚石基板中有效果。因此，能降低在表面2上形成的半导体膜的结晶轴从金刚石基板1的结晶轴的偏移所受到的影响。再有，能降低半导体膜的结晶轴的角度偏移，且能抑制半导体膜的特性的面内波动产生。超过1500km-1则不能实现所述均匀性。
再有，通过降低半导体膜的结晶轴的角度偏移，也能减少因角度偏移而产生的半导体膜的凹凸，且也减少因该凹凸而产生的缺陷。此外，由于也能降低基板1的表面2处的结晶轴3的角度偏移，因此也能抑制表面2上的凹凸产生，且也能抑制表面2的结晶缺陷以减小表面缺陷密度。再有，曲率通过原子力显微镜(AFM：AtomicForceMicroscope)和/或X射线衍射(X-raydiffraction)等来测定。
再有，通过使基板1内部的结晶面的曲率为超过0km-1且400km-1以下，而能将具有例如2英寸直径的金刚石基板1两端间的基板1内部的结晶面的倾斜角度减小到1°左右。因此，能进一步提高倾斜(离角)的均匀性。
还有，通过使基板1内部的结晶面的曲率为超过0km-1且200km-1以下，而能将具有例如2英寸直径的金刚石基板1两端间的基板1内部的结晶面的倾斜角度减小到0.5°左右。因此，能进一步提高倾斜(离角)的均匀性。
其次，参照图2～图9来详细说明本发明涉及的金刚石基板的制造方法。首先，如图2所示，准备基体基板4。基体基板4的材质可举出例如氧化镁(MgO)、氧化铝(α－Al2O3：蓝宝石)、Si、石英、铂、铱、钛酸锶(SrTiO3)等。
其中，特别是MgO单晶基板和氧化铝(蓝宝石)单晶基板热稳定极好，能产生8英寸(约203.2mm)直径的基板，因此，基于能简单得到的理由，而优选作为金刚石单晶生长用的基体基板。
此外，基体基板4使用至少将单面4a进行镜面研磨的产品。在后述的金刚石层的生长工序中，在已进行镜面研磨的面一侧(单面4a的面上)生长成形金刚石层。再有，可根据需要使用将单面4a及背面4b进行镜面研磨的基体基板，在该情况下可将任一个面任意地用作金刚石层的生长面。
至少在单面4a上平滑至能生长金刚石层的程度地进行镜面研磨即可，作为标准，优选研磨至表面粗糙度Ra为10nm以下。单面4a的Ra超过10nm时，导致在单面4a上生长的金刚石层的品质恶化。再有，成为在单面4a上没有裂纹的产品。Ra的测定通过表面粗糙度测定机来进行。
还有，在基体基板4使用MgO单晶基板的情况下，作为金刚石层的生长面，优选举出(001)。但是，也可使用(001)以外的面。
基体基板4的平面方向的形状没有特别限定，可以是例如圆形形状或方形形状。再有，在基体基板4为圆形形状的情况下，从大型化的观点来看，优选直径为0.4英寸(约10mm)以上。再有，从实用的大型化这一观点来看，基体基板4的直径优选为2英寸(约50.8mm)以上，较优选为3英寸(约76.2mm)，更优选为6英寸(约152.4mm)以上。再有，直径的上限值没有特别限定，但是，从实用上的观点来看，优选为8英寸以下。再有，考虑基体基板4的尺寸公差，在本申请中，关于直径2英寸，定义为：减去相当于50.8mm的2％的1.0mm的、直径49.8mm以上～50.8mm的范围也符合2英寸
另一方面，基体基板4为方形的情况下，从大型化这一观点来看，优选为10mm×10mm以上，较优选为50mm×50mm以上，更优选为75mm×75mm以上。再有，尺寸的上限值从实用上的观点来看优选为200mm×200mm以下。
因此，基体基板4的表面至少具有1cm2的表面积。再有，从大型化的观点来看，具有20cm2～1297cm2的表面积较优选。
此外，基体基板4的厚度d4优选为3.0mm以下，较优选为1.5mm以下，更优选为1.0mm以下。虽然厚度d4的下限值没有特别限定，但是，从确保基体基板4的刚性的观点来看，优选为0.05mm以上，较优选为0.4mm以上。再有，在基体基板4的平面方向的形状为圆形形状、且直径为10mm以上150mm以下时，厚度d4优选为0.3mm以上，在直径超过150mm时，厚度d4优选为0.6mm以上。
如果准备完基体基板4，则接下来如图3所示那样在单面4a生长形成由金刚石单晶构成的金刚石层9。金刚石层9的生长方法没有特别限定，可使用公知的方法。作为生长方法的具体例，优选使用脉冲激光沉积(PLD：PulsedLaserDeposition)法、或化学气相沉积(CVD：ChemicalVaporDeposition)法等气相生长法等。
在金刚石层9的生长前进行基体基板4的热清洗，接着、使金刚石层9生长。作为所述PLD法，在实质上由氧气构成的气体氛围下，对含有石墨、非晶碳或金刚石的目标进行激光溅射以使碳从目标飞散，并在基体基板4的单面4a上生长金刚石层9。此外，优选的是，炉内压力为1.33×10-4Pa～133.32Pa、基体基板4的温度为300℃～1000℃、目标和基体基板4之间的距离为10mm～100mm的范围。
作为所述CVD法，在CVD生长炉内配置基体基板4，并在基体基板4的单面4a上生长CVD金刚石单晶。生长方法可使用直流等离子法、热灯丝法、焰熔法(燃焼炎法)、电弧喷射法等，但是，为了得到杂质混入少的高品质金刚石，优选使用微波等离子法。
微波等离子CVD所形成的金刚石层9的外延生长使用含氢、碳的气体来作为原料气体。作为含氢、碳的气体，以甲烷/氢气流量比0.001％～30％将甲烷导入生长炉内。炉内压力保持在约1.3×103Pa～1.3×105Pa、并以电力100W～60kW照射频率2.45GHz(±50MHz)或915MHz(±50MHz)的微波，从而产生等离子。在以该等离子所形成的加热而将温度保持为700℃～1300℃的基体基板4的单面4a上堆积活性晶种，以使CVD金刚石生长。
再有，在金刚石层9的生长前，作为前处理，而在基体基板4的面上形成铱(Ir)单晶膜，可在该Ir单晶膜上生长成形金刚石层9。
图6所示的金刚石层9的厚度d9设定成将要形成的柱状金刚石的高度量，优选以30μm以上500μm以下的厚度生长。
其次，从金刚石层9形成多个柱状金刚石11。在其形成时，用蚀刻和/或光刻、激光加工等形成柱状金刚石11即可。
由于对基体基板4用异质外延生长来形成金刚石层9，因此在金刚石层9形成很多结晶缺陷，然而，通过成为多个柱状金刚石11而能减少(間引く)缺陷。
其次，在柱状金刚石11的前端生长形成金刚石基板12。通过从各柱状金刚石11的前端生长金刚石单晶，而能从任一柱状金刚石11均等地进行金刚石单晶的生长。而且，通过相对于各柱状金刚石11的高度方向而在横向上生长，而能在相同的定时开始从各柱状金刚石11生长的金刚石单晶的聚结(coalescence)。
通过使从各柱状金刚石11生长的金刚石单晶彼此聚结来制造金刚石基板层12。根据基体基板4的直径，能形成的柱状金刚石11的数量也变化，随着基体基板4的直径增大，柱状金刚石11的数量也能增加。因此，能从0.4英寸的基体基板制作0.4英寸的金刚石基板层，能从8英寸的基体基板制作8英寸的金刚石基板层。
再有，将各柱状金刚石11间的间距设定为与金刚石单晶的晶核彼此的生长相同的间隔(间距)，以从各柱状金刚石生长金刚石单晶，从而能改善金刚石基板层12的表面的品质。再有，通过将柱状金刚石11的直径和间距分别设定为10μm以下，而能改善金刚石基板层12的表面的品质。
关于各柱状金刚石11间的间距的值能适当选择。但是，基于从各柱状金刚石11生长的金刚石单晶的聚结是否在相同定时开始的观点来看，适当选择间距的值即可。
金刚石基板层12的形成后，在柱状金刚石11部分将金刚石基板层12从基体基板4分离。由于在柱状金刚石11部分分离，因此需要对柱状金刚石11部分施加某种力。在本发明中，在金刚石基板层12的生长时，因在基体基板4和金刚石基板层12产生的弯曲而在柱状金刚石11产生应力，并由该应力使柱状金刚石11破坏，使金刚石基板12从基体基板4分离。
例如，如图8所示，MgO单晶制的基体基板4其热膨胀系数及晶格常数比金刚石单晶制的金刚石基板层12的热膨胀系数及晶格常数大。因此，在金刚石基板层12的生长后的冷却时，在金刚石基板层12侧从中心部向端部侧如箭头所示那样产生拉伸应力。拉伸应力是因基体基板4和金刚石基板层12的晶格常数差所产生的应力和/或因基体基板4与金刚石基板层12的热膨胀系数差而产生的应力。其结果，如图8所示，金刚石基板层12、基体基板4及各柱状金刚石11整体较大地弯曲，以使金刚石基板层12侧为凸状。
再有，在各柱状金刚石11施加较大的拉伸应力，且在各柱状金刚石11产生裂纹。因该裂纹产生发展，而如图9所示那样使柱状金刚石11破坏，金刚石基板层12从基体基板4分离。
随着金刚石基板层12的大型化，即使在金刚石基板层12产生的应力变大，也会因柱状金刚石11的破坏而使金刚石基板层12的应力释放到外部。因此，能防止金刚石基板层12产生裂纹，这点也使得大型金刚石基板1的制造成为可能。
再有，通过将因基体基板4和金刚石基板层12的晶格常数差所产生的应力和/或因基体基板4与金刚石基板层12的热膨胀系数差而产生的应力用于分离，而在金刚石基板层12的生长后不另外需要分离用的装置和/或器具或工序。因此，金刚石基板1的制造工序的简略化及分离工序的容易化变为可能。
还有，优选的是，通过将柱状金刚石11的高度方向设定为相对于形成金刚石层9及各柱状金刚石11的金刚石单晶的(001)面垂直的方向，而流畅地进行施加应力所形成的柱状金刚石11的破坏。
此外，图6所示的金刚石层9的厚度d9设定为成为将要形成的柱状金刚石的高度量，优选以30μm以上500μm以下的厚度生长。再有，如图10所示，可剩余与厚度d9的底部的一部分厚度相当的金刚石层9，以形成柱状金刚石11。
图4～图10中的各柱状金刚石11的纵宽比为在金刚石基板层12的生长时各柱状金刚石11不被填满(埋まり切る)的值，具体地，优选为5以上。
柱状金刚石11的截面形状可以是方形也可以是圆形形状。但是，柱状金刚石11在施加应力时需要快速地破坏。考虑以上这点，柱状金刚石11的截面形状为圆形形状(即、柱状金刚石11为圆柱状)时应力在圆周方向上均匀地作用，因此能使各柱状金刚石11的破坏均匀。因此，能防止破坏不均匀所导致的在金刚石基板层12产生龟裂和/或断裂或裂纹等，因此圆形形状较优选。
再有，各柱状金刚石11的直径设定为亚微米～5μm左右，在高度方向上使柱状金刚石的中心部分的直径形成得比前端部分的直径细能更容易且流畅地进行柱状金刚石11的破坏，因而是优选的。
在使金刚石基板层12从基体基板4分离后，研磨金刚石基板层12以除去残留的柱状金刚石11，进行切片及切圆加工以切出圆板。再有，通过在该圆板施行磨削、研磨、CMP等各种加工以及根据需要施行镜面研磨，而从金刚石基板层12制造金刚石基板1。因此，金刚石基板层12的厚度d12考虑研磨余量等而设定得比所述t稍厚。作为研磨余量，由于金刚石是具有最高硬度的材料，因此从研磨工序的困难度来看优选应设定得较薄，作为一例，为50μm即可。
以上，在本发明涉及的金刚石基板1的制造方法中，在金刚石基板12的生长时，使柱状金刚石11破坏，从而使金刚石基板层12从基体基板4分离。因此，即使在金刚石基板层12产生的应力变大，也能因柱状金刚石11的破坏而将金刚石基板层12的应力释放到外部。因此，能抑制金刚石基板层12的结晶畸变的产生，且能抑制金刚石基板层12内部的结晶轴的角度偏移。根据以上内容，能使金刚石基板层12内部的结晶面的曲率处于一定范围(超过0km-1且1500km-1以下)内，且能提高金刚石基板1面内的结晶面的倾斜(离角)的均匀性。
此外，由于通过柱状金刚石11的破坏而将金刚石基板层12的应力释放到外部，因此能防止金刚石基板层12及金刚石基板1产生裂纹。
附图标记说明：
1金刚石基板
2金刚石基板的表面
3金刚石基板内部的结晶轴
4基体基板
4a基体基板的单面
4b基体基板的背面
9金刚石层
11柱状金刚石
12金刚石基板层
t金刚石基板的厚度
d4基体基板的厚度
d9金刚石层的厚度
d12金刚石基板层的厚度

Claims (25)

1.一种金刚石基板，其特征在于，
金刚石基板由金刚石单晶构成，
金刚石基板的内部的结晶面还具有曲率，该曲率为超过0km-1且1500km-1以下。
2.根据权利要求1所述的金刚石基板，其特征在于，
所述曲率为超过0km-1且400km-1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，
所述曲率为超过0km-1且200km-1以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的金刚石基板，其特征在于，
所述金刚石基板的平面方向的形状是圆形形状或设有取向平面的圆形形状，且直径为0.4英寸以上。
5.根据权利要求4所述的金刚石基板，其特征在于，
所述直径为2英寸以上。
6.根据权利要求4或5所述的金刚石基板，其特征在于，
所述直径为2英寸以上8英寸以下。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的金刚石基板，其特征在于，
所述结晶面是(001)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的金刚石基板，其特征在于，
所述金刚石基板的表面的表面粗糙度Ra不足1nm。
9.根据权利要求8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。
10.根据权利要求1至9中任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3.0mm以下。
11.根据权利要求10所述的金刚石基板，其特征在于，
所述厚度为0.3mm以上3.0mm以下。
12.根据权利要求10或11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0.7mm以下。
13.一种金刚石基板的制造方法，其特征在于，
准备基体基板，
在该基体基板的单面形成多个由金刚石单晶构成的柱状金刚石，
使金刚石单晶从各柱状金刚石的前端生长，并使从各柱状金刚石的前端生长的各金刚石单晶聚结以形成金刚石基板层，
从基体基板将金刚石基板层分离，
由金刚石基板层制造金刚石基板，
使金刚石基板的内部的结晶面的曲率为超过0km-1且1500km-1以下。
14.根据权利要求13所述的金刚石基板的制造方法，其特征在于，
通过在所述柱状金刚石产生应力以使所述柱状金刚石破坏来进行所述基体基板和所述金刚石基板层的分离。
15.根据权利要求14所述的金刚石基板的制造方法，其特征在于，
所述应力是因所述基体基板和所述金刚石基板层的晶格常数差而产生的应力和/或因所述基体基板和所述金刚石基板层的热膨胀系数差而产生的应力。
16.根据权利要求13～15中任一个所述的金刚石基板的制造方法，其特征在于，
所述各柱状金刚石的纵宽比为5以上。
17.根据权利要求13～16中任一个所述的金刚石基板的制造方法，其特征在于，
将所述柱状金刚石的直径和间距分别设定为10μm以下。
18.根据权利要求13～17中任一个所述的金刚石基板的制造方法，其特征在于，
所述基体基板的所述单面的表面粗糙度Ra为10nm以下。
19.根据权利要求13～18中任一个所述的金刚石基板的制造方法，其特征在于，
将所述柱状金刚石的高度方向设定为相对于形成所述柱状金刚石的所述金刚石单晶的(001)面垂直的方向。
20.根据权利要求13～19中任一个所述的金刚石基板的制造方法，其特征在于，
所述柱状金刚石为圆柱状，
在高度方向上，所述柱状金刚石的中心部分的直径形成得比前端部分的直径细。
21.根据权利要求13～20中任一个所述的金刚石基板的制造方法，其特征在于，
使所述曲率为超过0km-1且400km-1以下。
22.根据权利要求13～21中任一个所述的金刚石基板的制造方法，其特征在于，
使所述曲率为超过0km-1且200km-1以下。
23.根据权利要求13～22中任一个所述的金刚石基板的制造方法，其特征在于，
所述金刚石基板的平面方向的形状是圆形形状或设有取向平面的圆形形状，且直径为0.4英寸以上。
24.根据权利要求23所述的金刚石基板的制造方法，其特征在于，
所述直径为2英寸以上。
25.根据权利要求23或24所述的金刚石基板的制造方法，其特征在于，
所述直径为2英寸以上8英寸以下。
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