DE69404347T4

DE69404347T4 - Polykristallines Substrat aus Diamant sowie Verfahren zur dessen Herstellung

Info

Publication number: DE69404347T4
Application number: DE69404347T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Itami Works Of Hachigo; Kenjiro Itami Works Of Higaki; Hideaki Itami Works O Nakahata; Shinichi Itami Works O Shikata
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1993-02-16
Filing date: 1994-02-10
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2014-02-11
Also published as: EP0616047B1; DE69404347T2; EP0616047A1; DE69404347D1; US5501909A

Description

m

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein polykristallines Diamantsubstrat und insbesondere auf ein polykristallines Diamantsubstrat mit einer glatten Oberflächen und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen polykristallinen Diamantsubstrates.

Stand der Technik

Diamant hat die höchste Härte unter allen festen Materialien, die es auf der Erde gibt, ist elektrisch ein Isolator und hat die höchste thermische Leitfähigkeit innerhalb eines Temperaturbereiches von 30 bis 650ºC. Zudem hat Diamant optisch eine ausgezeichnete Lichttransmissionseigenschaft in einem breiten Wellenbereich, mit Ausnahme eines bestimmten Teils eines Infrarotbereiches. Daher wird der Diamant mit solchen ausgezeichneten Eigenschaften gewöhnlich in verschiedenen technischen oder wissenschaftlichen Bereichen eingesetzt.
Weiterhin hat Diamant die höchste Schallgeschwindigkeit unter allen Substanzen und ist thermisch und chemisch stabil. Daher wurde unter Verwendung solcher Eigenschaften des Diamantes beispielsweise eine Anwendung von Diamant für Vorrichtungen, wie Vorrichtungen der Oberflächenakustikwellen (SAW), untersucht. Eine Oberflächenakustikwellenvorrichtung, die Diamant verwendet, kann in einem extrem hohen Frequenzbereich eingesetzt werden, z.B. unter Verwendung eines Diamantfilins als ein Substrat, wie es in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 6462911 (Nr.62911/1989) und Hei 3-198412 (Nr.198412/1991) offenbart ist. Die Oberflächenakustikwellenvorrichtung unter Verwendung eines Diamantfilms als ein Substrat kann in der folgenden Weise hergestellt werden.
Zunächst wird ein Diamantfilm auf einem Substrat aus Si etc. durch Dampfphasensynthese gebildet. Als nächstes wird die Oberfläche des dampfphasensynthetisierten Diamantfilms poliert, damit sie glatt ist. Weiterhin wird der dampfphasensynthetisierte Diamantfilm mit der glatten Oberfläche als ein Substrat verwendet, und eine Elektrode wird darauf durch Mikrofabrikation gebildet.
Wie oben beschrieben wurde wird, wenn eine Oberflächenakustikwellenvorrichtung unter Verwendung eines Diamantfilms als Substrat hergestellt werden soll, wird die Oberfläche des Diamantfilins, der durch Dampfphasensynthese gebildet wurde, poliert, bevor eine Elektrode auf dem Diamantfilm gebildet wird.
Da jedoch der Diamant eine hohe Härte aufweist, ist das Polieren der Oberfläche in einigen Fällen nicht ausreichend, und daher können Kratzer, die durch das Polieren verursacht werden, auf der Oberfläche zurückbleiben. Da weiterhin der dampfphasensynthetisierte Diamantifilm polykristallin ist, kann ein Herausfallen von einigen Teilchen wahrend der Polierbehandlung auftreten oder ein ungefüllter und unbesetzter Teil, der an der Innenseite des Diamantfilmes zurückbleibt, kann an der Oberfläche davon als ein Loch aufgrund des Polierens auftreten.
Deshalb bleiben im allgemeinen einige Vertiefungen oder Hohfräume,die eme Dimension von bis zu einigen Mikrometern haben, immer noch auf der Oberfläche des dampfphasensynthetisierten Diamantfilmes sogar nach dem Polieren desjenigen zurück. Dementsprechend war es im Stand der Technik ein Problem gewesen, daß , wenn eine feine Elektrode oder Leitung , die eine Dimension von Submikrometer bis einieg Mikrometer haben, auf dem Dampfphasensynthetisierten Diamantsubstrat, das solch eine Oberfläche hat, die nicht ausreichend glatt ist, gebildet wird, die feine Elektrode oder Leitung dazu neigt, geschnitten oder gebrochen zu werden.
IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN, Band 34, Nr.3, August 1991,
offenbart ein Verfahren zur Verbesserung der Oberflächenstruktur von einem polykristallinen Diamant, worin amorpher Kohlenstoff auf dem polykristallinen Diamant abgelagert wird.
US-Patent Nr.5 036 573 offenbart eine elektrische Diamantvorrichtung, umfassend: ein Substrat, ein Diamantfilin, der auf dem Substrat gebildet ist, und einen Isolator, der die Vertiefungen auf dem Diamantfilin auffüllt. In diesem Dokument werden die Vertiefungen von Säulendiamantkristallen gefüllt mit und isoliert durch ein isolierendes Material, wie beispielsweise einem Photoresist oder geschmolzenem Glas.
D3 (JP-A-61 210 518) beschreibt einen diamantartigen, amorphen Kohlenstoffilm mit einer bestimmten Vickers-Härte und einem spezifischen Widerstand.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in Hinsicht auf die oben genannten Probleme, auf die der Stand der Technik stößt, ist es ein polykristallinen Diamantsubstrates, das eine glatte Oberfläche hat, zu liefern.
Die Aufgabe wird mit einem Diamantsubstrat gelöst, wie es in Anspruch 1 definiert ist, und einem Verfahren, das in Anspruch 12 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
Das oben erwähnte polykristalline Diamantsubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine glatte Oberfläche, bei welcher eine Vertiefung (oder Höhlung) durchsetzt oder aufgefüllt mit einem isolierenden Material, verschieden von Diamant ist. Dementsprechend kann selbst wenn eine Elektrode und/oder Leitung durch Mikrofabrikation auf dem oben erwähnten polykristallinen Diamantsubstrat gebildet wird, dessen Oberfläche hinreichend glatt ist, kein Brechen der Elektrode oder Leitung im wesentlichen auftreten.
Zudem wird in dem Verfahren zur Herstellung eines Diamantsubstrates gemäß der vorliegenden Erfindung ein isolierender Film mit einem Material, das von Diamant verschieden ist, auf dem polykristallinen Diamantfilm, dessen Oberfläche eine Vertiefung aufweist, gebildet, und dann wird der isolierende Film so poliert, daß die Oberfläche des Diamantfilms freiliegt. Entsprechend wird die Vertiefung der polykristallinen Diamantfilmoberfläche besetzt oder gefüllt mit isolierendem Material, das von Diamant verschieden ist, wodurch die Oberfläche des Diamantfilms glatt wird.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlich.
Die vorliegende Erfindung wird vollständig aus der ausführlichen Beschreibung, die im folgenden gegeben wird, und den begleitenden Zeichnungen, die nur zur Erläuterung gegeben sind und nicht als Beschränkung der Erfindung aufzufassen sind verstanden werden.
- Weiterhin wird der Rahmen der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung aus der folgenden ausführlichen Beschreibung deutlich. Jedoch ist festzustellen, daß die ausführliche Beschreibung und die bestimmten Beispiele, welche die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zeigen, nur zur Erläuterung gegeben sind, da verschiedene Anderungen und Modifikationen innerhalb der Erfindung für den Fachmann aus dieser ausführlichen Beschreibung deutlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein polykristallines Diamantsubstrat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm, das typische Raman-Spektren für amorphen Kohlenstoff (a), Graphit (b) und Diamant (c) zeigt.
Die Fig. 3 bis 5 sind schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Vorgangs der Herstellung eines polykristallinen Diamantsubstrates gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt einen Zustand, worin ein polykristalliner Diamantfilin auf einem vorgegebenen Substrat gebildet wird.
Fig. 4 zeigt einen Zustand, worin ein isolierender Film, der ein Material enthält, das von Diamant verschieden ist, auf dem polykristallinen Diamantfilin gebildet ist.
Fig. 5 zeigt ein Zustand des polykristallinen Diamantfilms, nachdem der isolierende Film poliert wurde, so daß die Oberfläche des polykristallinen Diamantfilms freiliegt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen wie gewünscht beschrieben.

(Polykristallines Diamantsubstrat)

Fig. 1 ist eine schematische Seitenquerschnittsansicht, die ein polykristalines Diamantsubstrat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Mit Bezug auf Fig. 1 umfaßt das polykristalline Diamantsubstrat einen polykristallinen Diamantfilin 1 und ein isolierendes Material 2, das in einer Vertiefung (oder Vertiefungen) der Oberfläche des Diamantsubstrats 1 vorgesehen ist. Die Anordnung des isolierenden Materials 2 in der Vertiefung der Oberfläche des Diamantsubstrats 1 kann beispielsweise durch Unterscheiden des Diamantfilms 1 von dem isolierenden Material 2 durch ein Sekundärelektronenreflexionsbild, das durch ein Rasterelektronen-mikroskop (SEM) aufgenommen wird, oder durch eine Oberflächenanalyse, welche durch Mikro-Auger-Elektronenspektroskopie ausgeführt wird, bestätigt werden.
Das polykristalline Diamantsubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine glatte Oberfläche. Die Oberflächenglattheit (oder Oberflächen-rauhigkeit) des Diamantsubstrats gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise 50 nm (500 A) oder weniger, noch bevorzugter 10 nm (100 A) oder weniger in der Maßeinheit von Rmax betragen(JIS (Japanese Industrial Standard) B 0601-1970; Osamu Taniguchi, "KIKAI KEISOKU (Mechanical Metrology)", S. 77-80, Youkendo, 1974), auf der Grundlage eines Tracer-Verfahrens.
Die Oberflächenglattheite des Diamantsubstrats gemäß der vorliegenden Erfindung kann in der folgenden Weise ermittelt werden.
Ein Al-Film mit einer Dicke von 0,1 um wird auf dem oben erwähnten Diamantsubstrat, das zu untersuchen ist, durch ein Sputterverfahren gebildet, und dann wird der M-Film durch Photolithographie und Reaktiv-Ionenätzen (RIE) gemustert, wodurch 100 Al-Linien mit jeweiliger Breite von 1 µm und einer Länge von 500 µm gebildet werden. Wenn die Leitfähigkeit der 100 AlLinien, die so gebildet wurden, mittels eines Testers in dem Diamantsubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung untersucht wird, kann die Anzahl der gebrochenen oder abgeschnittenen Linien in den oben erwähnten 100 Al-Linien vorzugsweise 10 oder weniger, und noch bevorzugter 5 oder weniger (insbesondere vorzugsweise 2 oder weniger) betragen.

(Polykristalliner Diamant)

In der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Bildung eines polykristallinen Diamantfilms 1 nicht besonders eingegrenzt. In Hinsicht auf die Leichtigkeit der Bildung eines Films mit einer gewünschten Dicke kann der polykristalline Diamantfilm vorzugsweise durch Dampfphasensynthese oder Aufdampfung gebildet werden. In Hinsicht auf die Leichtigkeit der Bildung eines Films mit einer gewünschten Eigenschaft kann der polykristalline Diamantifilm vorzugsweise durch CVD (chemische Aufdampfung) gebildet werden.

(Isolierendes Material)

Als das oben erwähnte isolierende Material 2 zum Füllen der Vertiefung auf der Oberfläche des polykristallinen Diamantfilms 1 wird ein isolierendes Material, das von Diamant verschieden ist, verwendet. Der Widerstand des isolierenden Materials 2 (gemessen durch das Vier-Proben-Verfahren) kann vorzugsweise bei 10&sup6; Ωcm oder höher, noch bevorzugter 10&sup8; Ωcm oder höher liegen.
In Hinsicht auf den hohen Widerstand des isolierenden Materials 2 kann das isolierende Material 2 vorzugsweise ein inorganisches Material sein. Zudem kann das isolierende Material 2 vorzugsweise einen Erweichungspunkt bei 300ºC oder höher haben (weiter vorzugsweise 500ºC oder höher). In Hinsicht auf die Leichtigkeit der Ablagerung des isolierenden Materials 2 auf (oder in) der Vertiefung auf der Oberfläche des polykristallinen Diamantfilms 1 kann das Isoliermaterial 2 vorzugsweise ein Material sein, welches durch ein Aufdampfungsverfahren aufgebracht wird. Genauer gesagt, können bevorzugte Beispiele des Isoliermaterials 2 umfassen: Oxide, wie SiO&sub2;, YSZ (Y&sub2;O&sub3; (Yttriumoxid)-stabilisiertes ZrO&sub2; (Zirkoniumoxid), Al&sub2;O&sub3; und ZnO; Carbide, wie beispielsweise SiC und TiC; Nitride, wie beispielsweise Si&sub3;N&sub4; und AlN, und DLC (diamantartiger Kohlenstoff).

(Diamantartiger Kohlenstoff)

Bei den oben erwähnten spezifischen isolierenden Materialien hat DLC Merkmale, wie beispielsweise, daß es ein amorphes Material mit einer hohen Härte und einer ausgezeichneten Stabilität ist, und praktisch ist es nicht notwendig, die Elementendiffusion und/oder -reaktion desselben in Diamant zu berücksichtigen, da DLC Kohlenstoffatome umfaßt, die gleich zu den sind, welche den Diamant bilden. Daher ist DLC besonders vorteilhaft zur Verwendung als isolierendes Material 2 zum Füllen der Vertiefung des Diamantsubstrates 1.
Das oben erwähnte DLC (sogenanntes "i-carbon" oder "amorphous carbon") ist ein Material mit den folgenden Eigenschaften.
(1) Im allgemeinen umfaßt DLC Wasserstoffatome zusätzlich zu den Kohlenstoffatomen. In diesem Fall kann das Mol von Wasserstoffatomen, das in dem DLC enthalten ist, vorzugsweise geringer sein, als das Mol von Kohlenstoffatomen, das in dem DLC enthalten ist.
(2) Das DLC hat einen amorphen kristallinen Zustand. Das DLC, Diamant und Graphit können vonemander mittels einem Raman-Spektroskopieverfahren unterschieden werden. Typische Raman-spektren von DLC (oder amorphem Kohlenstoff) (a), Graphit (b) und Diamant (c) sind in Fig. 2 gezeigt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, tritt eine scharfe Spitze bei 1332 cm&supmin;¹ (basierend auf sp³ C-C-Bindung) in dem Spektrum von Diamant (c) auf, und eine scharfe Spitze tritt bei 1580 cm&supmin;¹ (basierend auf sp² C-C-Bindung) in dem Spektrum von Graphit (b) auf, wohingegen breite Spitzen bei 1360 cm&supmin;¹ und 1600 cm&supmin;¹ in dem Spektrum von DLC (c) auftreten.
(3) Das DLC hat eine höhere Härte als ein gewöhnliches Metall. Insbesondere kann das DLG, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, vorzugsweise eine Vickers-Härte Hv von zwischen 1.000 bis 5.000 haben, wohingegen Diamant gewöhnlich eine Vicker-Härte Hv von 10.000 hat.
Das DLC mit den oben erwähnten Eigenschaften kann unter den gleichen CVD-Bedingungen erhalten werden, wie das für die Diamantbildung, welches später beschrieben wird, wobei die Temperatur eines Substrats, auf welchem DLC abgelagert wird, vermindert wird (beispielsweise kann die Temperatur des Substrates bei ungefähr 100ºC liegen). In Bezug auf weitere Einzelheiten zu DLC siehe beispielsweise Akio Hiraki und Hiroshi Kawarada, "TANSO (Garbon)", publiziert bei The Garbon Society of Japan, Tokio, 1987 (Nr.128), S.41".
Fig. 3 bis 5 sind schematische Seitenquerschnittsansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines polykristallinen Diamantsubstrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf Fig. 3 wird zunächst ein polykristalliner Diamantfilm 1 auf einem vorgegebenen Substrat (z.B. einem Sisubstrat) 3 gebildet. Der Diamantfilm 1 kann vorzugsweise eine Dicke von 10 µm oder größer (noch bevorzugter 25 µm oder größer) aufweisen Als nächstes wird nach Bedarf der so gebildete Diamantfilm 1 poliert, z.B. durch Verwendung eines Diamantabriebmittels. Der Diamantfilm 1 kann nach dem Polieren vorzugsweise eine Dicke von 5 µm oder größer (noch bevorzugter 20 µm oder größer) aufweisen. Wenn die Dicke des Diamantfilms 1 vor dem Polieren mit t&sub1; bezeichnet wird, und die Dicke des Diamantfilms 1 nach dem Polieren mit t&sub2; bezeichnet wird, dann kann der Wert von (t&sub1; - t&sub2;) vorzugsweise bei 2 µm oder größer (noch bevorzugter 5 µm oder grö er) liegen.
Wie oben beschrieben wurde, hat der Diamantfilm 1 nach dem Polieren gewöhnlich eine Vertiefung 4 auf der Oberfläche (Fig. 3).
Als nächstes wird mit Bezug auf Fig. 4 ein isolierender Film 12 mit einem isolierenden Material 2, das von Diamant verschieden ist, auf dem Diamantfilm 1 gebildet, beispielsweise durch Dampfphasensynthese. Der isolierende Film 12, der so gebildet wird, kann vorzugsweise eine Dicke von 0,1 bis 100 µm aufweisen (noch bevorzugter von 1 bis 10 µm).
Weiterhin wird mit Bezug auf Fig. 5 die Oberfläche des Diamantfilms 1 durch Polieren des isolierenden Films 12 freigelegt, welcher auf dem Diamantfilm 1 gebildet wurde. Im allgemeinen kann ein solches Polieren durch Verwendung von verschiedenen Abriebmitteln (oder Abriebkörnchen) durchgeführt werden Das Abriebmittel, das für einen solchen Zweck verwendbar ist, ist nicht besonders begrenzt, solange das Abriebmittel eine höhere oder gleiche Härte wie der isolierende Film 12 hat, und umfaßt Materialien mit einer niedrigeren Härte als die von Diamant (d.h. ein Material, das von Diamant verschieden ist). Insbesondere ist es beispielsweise möglich, ein Abriebmittel zu verwenden (beispielsweise konventionelles Sandpapier), das SiC, Al&sub2;O&sub3; etc. enthält. Das Freilegen der Oberfläche des Diamantfilms 1 aufgrund des Polierens kann beispielsweise durch Verwendung eines optischen Mikroskops oder einer oberflächenverstärkten Ramanspektroskopie bestätigt werden.
Zur Zeit des Polierens, wie es oben beschrieben wurde, wird in dem Fall, wo ein Abriebmittel mit einem Material, das verschieden ist von Diamant, der Diamantfilm 1 selbst nicht poliert, da der Diamantfilm 1 eine höhere Härte hat, als das zum Schleifen verwendete Abriebmittel. Im Ergebnis wird die Vertiefung 4 auf der Oberfläche des Diamantffims 1 aufgefüllt oder besetzt mit isolierendem Material 2, das von Diamant verschieden ist, wodurch ein Diamantsubstrat (wie es in Fig. 5 gezeigt ist) mit einer glatten Oberfläche erhalten werden kann. Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf bestimmte Beispiele näher erläutert.

BEISPIELE

Polykristalline Diamantsubstrate, bei welchen die Oberflächen geglättet wurden, wurden durch Dampfphasensynthese in der folgenden Weise hergestellt.
(1) Mit Bezug auf Fig. 3 wurde ein 1,0 mm dickes Si-Substrat 3 (10 mm x 10 mm Quadrat), dessen Oberfläche durch Polieren mit elektrolytischer Polierung geglättet wurde, m eine Plasma-CVD-Vorrichtung gestellt. Eine Reaktionskammer der CVD-Vorrichtung wurde evakuiert und eine Gasmischung aus H&sub2; und CH&sub4; (H&sub2; : CH&sub4; = 200 : 1 in Bezug auf ein Volumenverhältnis; im folgenden werden Gasverhältnisse durch Volumenverhältnisse ausgedrückt) wurde in die Reaktionskammer geleitet. Die Plasma-CVD wurde durchgeführt, um einen 50 µm dikken polykristallinen Diamantfilm 1 auf dem Si-Substrat 3 unter den Bedingungen zu bilden, daß der Druck der Reaktionskammer bei ungefähr 53 mbar (40 Torr), die Temperatur des Substrats 3 bei 850ºC und die Leistung der Mikrowelle bei 400 W lag.
(2) Als nächstes wurde der so gebildete Diamantfilin 1 einem mechanischen Polieren ausgesetzt unter Verwendung eines elektroabgelagerten Diamantpoliersteines, und der Diamantfilm 1 wurde so poliert, daß er eine Filmdicke von 30 µm ergab.
(3) Auf dem so polierten Diamantfilm 1 wurde ein Film 12 aus isolierendem Material (A) gebildet, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist, um eine Filmdicke von 10 µm durch einen Filmbildungevorgang (B) zu ergeben, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist. TABELLE 1
Der Filmbildungsvorgang (B), der in der obigen Tabelle 1 gezeigt ist, wurde unter den folgenden Bedingungen ausgeführt.
< Sputtern> (mit Bezug auf SiO&sub2;, ZnO un dAl&sub2;O&sub3;)
RF-Leistung: 200 W
Substrattemperatur 200ºC
Sputtergas: Ar, das 20% 02 enthält
Gasdruck: (100 mTorr) 0,133 mbar
< Thermisches CVD> (mit Bezug auf SiC)
Substrattemperatur 1000ºC
Gas: 50% Propan + 50% Silan
Gasdruck: (760 Torr) 1,013 bar
< MOCVD> (mit Bezug auf AlN)
Substrattemperatur: 900ºC
Gas: 60% Trimethylaluminium + 40% Ammoniakoxid
Gasdruck: (760 Torr) 1,013 bar
< Plasma-CVD> (mit Bezug auf DLC)
RF-Leistung: 200 W
Substrattemperatur 100ºC
Gas: Methan
Gasdruck: (5 mTorr) 6,7 x 10&supmin;³ mbar
Als nächstes wurde der oben erwähnte isolierende Film 12 aus isolierendem Material (A) durch Verwendung eines Schleifkorns (0), das in der obigen Tabelle 1 gezeigt ist poliert bis die Oberfläche des Diamantfilms 1 freigelegt war. Die freigelegte Oberfläche des Diamantfilms 1 wurde unter Verwendung eines optischen Mikroskops bestätigt. In diesem Fall wurde als SiC-Schleifkorn das kommerziell erhältliche Sandpapier verwendet. Weiterhin wurde als Al&sub2;O&sub3;-Schleifkorn das kommerziell erhältliche Al&sub2;O&sub3;-Feinpulver verwendet, und Glanzschleifen durchgeführt.
Zu der Zeit des obigen Polierens wurde der Diamantfilm 1 nicht poliert, da der Diamantfilm 1 selbst eine höhere Härte aufwies, als das Schleilkorn (C), das zum Polieren verwendet wurde. Auf der Grundlage der obigen Behandlung wurde die Vertiefung 4 auf der Oberfläche des Diamantfilms 1 mit isolierendem Material (A), das von Diamant verschieden ist, und sechs Arten von Diamantsubstraten (Beispiele 1 bis 6) mit einer glatten Oberfläche wurden erhalten (Fig. 5) gefüllt.
In dem dampfphasensynthetisierten Diamantsubstrat, das oben erhalten wurde, wurden Al-Leitungen in der folgenden Weise gebildet.
(5) Zunächst wurde ein Al-Film mit einer Filmdicke von 0,1 µm durch Sputtern auf das oben erwähnte Diamantsubstrat unter den folgenden Bedingungen gebildet.
Gleichstromleistung: 3 kW Substrattemperatur: Raumtemperatur Sputtergas: Ar Gasdruck: (8 mTorr) 10,7 x 10-3 mbar
(6) Als nächstes wurde der so gebildete Al-Film gemustert durch Photolithographie und reaktives Ionenätzen (RIE), wodurch 100 Al-Linien mit einer Dicke von 1 µm und einer Länge von 500 µm in den Proben, die in den obigen Beispielen 1 bis 6 erhalten wurden, gebildet wurden.
< RIE-Bedingungen>
Gas: CGI&sub4; (50%) + G1&sub2; (50%)
Gasdruck: (40 mTorr) 53 x 10&supmin;³ mbar
RF-Leistung: 200 W
Substrattemperatur 30ºC
(7) Die Leitfähigkeit der 100 Al-Leitungen, die so gebildet wurden, wurde durch eine Probe untersucht, und die Anzahl der gebrochenen Leitungen in den oben erwahnten 100 Al-Leitungen wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in der obigen Tabelle 1 gezeigt.
Andererseits wurden sechs Arten von dampfphasensynthetisierten Diamantsubstraten in der gleichen Weise hergestellt, wie in den Beispielen 1 bis 6, ausgenommen den oben erwähnten Schritten (3) aund (4), die nicht durchgeführt wurden. Dann wurden 100 Al-Leitungen auf den so hergestellten Substraten gebildet, und die Anzahl der gebrochenen Leitungen wurde in der gleichen Weise wie oben bestimmt. Die Ergebnisse sind in der obigen Tabelle 1 gezeigt.
Wie in der Tabelle 1 gezeigt ist, da das Diamantsubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe Oberflächenglattheit aufweist, wird selbst bei sehr feinen Leitungen oder Elektroden, die auf dem Diamantsubstrat gebildet werden, ein Brechen der Leitungen wirksam unterdrückt.
Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein polykristallines Diamantsubstrat mit einer glatten Oberfläche erhalten werden. Selbst wenn eine Elektrode oder eine Leitung durch Mikrofabrikation auf dem polykristallinen Diamantsubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird, wird ein Brechen der Elektrode oder Leitung verhindert.
Das polykristalline Diamantsubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung kann wirksam verwendet werden, beispielsweise als ein Substrat für eine Vorrichtung, wie beispielsweise eine Oberflächenakustikwellenvorrichtung.
Zudem kann das polykristalline Diamantsubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Substrat zum Anbringen einer Halbleitervorrichtung, wie beispielsweise einem Multi-Chip-Modul (MCM) verwendet werden. Weiterhin kann das Diamantsubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls für verschiedene Halbleitervorrichtungen (wie beispielsweise Transistoren und Dioden) verwendet werden, in welchen Diamant als ein Substrat verwendet wird.

Claims

1. Diamantsubstrat, das eine mechanisch polierte Oberfläche hat, welches umfaßt:

einen polykristallinen Diamtantfilm, der eine Oberfläche und eine Vertiefung hat, und

ein isolierendes Material, das ein anderes als Diamant ist, welches die Vertiefung belegt, wobei zumindest ein Teil der Oberfläche des polykristallinen Diamtantfilmes ungeschützt von dem isolierenden Material ist.

2. Diamantsubstrat nach Anspruch 1, welches eine Oberflächenglattheit von 50 nm (500 Å) oder darunter in Form von Rmax hat.

3. Diamantsubstrat nach Anspruch 1, worin der polykristalline Diamtantifilm ein Film ist, der durch Dampfphasensynthese gebildet wird.

4. Diamantsubstrat nach Anspruch 3, worin der polykristalline Diamtantfilm ein Film ist, der durch chemische Aufdampfung gebildet wird.

5. Diamantsubstrat nach Anspruch 1, worin das isolierende Material einen spezifischen Widerstand von 10&sup6; Ωcm oder höher hat.

6. Diamantsubstrat nach Anspruch 1, worin das isolierende Material ein anorganisches Material umfaßt.

7. Diamantsubstrat nach Anspruch 1, worin das isolierende Material ein Material ist, welches dazu imstande ist, einen Film durch die Aufdampfung zu bilden.

8. Diamantsubstrat nach Anspruch 1, worin das isolierende Material ein Material ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Oxiden, Carbiden und Nitriden besteht.

9. Diamantsubstrat nach Anspruch 8, worin das isolierende Material ein Material ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus SiO&sub2;, Y&sub2;O&sub3;- stabilisierten ZrO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, ZnO, SiC, TiG, Si&sub3;N&sub4; und AlN besteht.

10. Diamantsubstrat nach Anspruch 1, worin das isolierende Material diamantähnlichen Kohlenstoff umfaßt.

11. Diamantsubstrat nach Anspruch 10, worin der diamantähnliche Kohlenstoff eine Vickers-Härte von ungefähr 1,000 bis 5,000 hat.

12. Verfahren zur Herstellung eines Diamantsubstrates, das umfaßt:

Bilden eines isolierenden Filmes, der ein anderes Material als Diamant umfaßt, auf einem polykristallinen Diamtantfilm, der auf einem Substrat angeordnet ist; und mechanisches Polieren des isolierenden Filmes, um eine Oberfläche des polykristallinen Diamtantfilmes bloßzulegen, um dadurch eine glatte Oberfläche zu liefern, worin das Schleifmaterial, das bei dem mechanischen Polieren verwendet wird, eine Härte hat, die höher als die oder gleich wie die des isolierenden Filmes und geringer als die des Diamanten ist.