JP2005219962A - Diamond single crystal substrate and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はダイヤモンド単結晶基板及びその製造方法に関するものである。特に半導体材料、電子部品、光学部品などに用いられる材料に適している。 The present invention relates to a diamond single crystal substrate and a method for manufacturing the same. It is particularly suitable for materials used for semiconductor materials, electronic parts, optical parts and the like.
ダイヤモンドは高熱伝導率、広いバンドギャップ、高い絶縁破壊電界、高い光透過率など、優れた特性を持っている。このためダイヤモンドは、高温、高周波、高電界、高出力用の電子デバイス及びセンサ等の材料として期待されている。
これらの様々なものへ実用化するにあたり、低コストで数インチ径以上の大面積な単結晶ダイヤモンド膜が必要とされる。また、結晶構造欠陥を低減した高品質なダイヤモンド膜の合成が要求される。
Diamond has excellent properties such as high thermal conductivity, wide band gap, high breakdown electric field, and high light transmittance. Therefore, diamond is expected as a material for electronic devices and sensors for high temperature, high frequency, high electric field, and high output.
In order to put these various types into practical use, a single crystal diamond film having a large area with a diameter of several inches or more is required at low cost. Further, it is required to synthesize a high quality diamond film with reduced crystal structure defects.
これまでに、人工のダイヤモンド単結晶基板は高温高圧合成法で作られていた。しかし、高温高圧法で得られるダイヤモンド単結晶は、合成装置のサイズが大きく高価であるため、単結晶の製造コストの低減には限界がある。また、得られる単結晶サイズも高圧にできる部分の容積が小さいので1cm角程度の小型のものに限定される。 So far, artificial diamond single crystal substrates have been made by high temperature and high pressure synthesis. However, since the diamond single crystal obtained by the high-temperature and high-pressure method has a large size of the synthesis apparatus and is expensive, there is a limit in reducing the manufacturing cost of the single crystal. Also, the size of the single crystal obtained is limited to a small size of about 1 cm square because the volume of the portion that can be made high pressure is small.
高温高圧合成法の他に、ダイヤモンドの製造法として確立された技術として、気相合成法によるエピタキシャル成長を利用した、単結晶製造法が開発されつつある。一般にエピタキシャル成長は、成長する物質と同種の単結晶基板上に成長させるホモエピタキシャル成長と、異なる種類の単結晶基板上に成長させるヘテロエピタキシャル成長とに分けられる。ホモエピタキシャル成長ではダイヤモンド基板が必要であり、基板より大きい薄膜を作ることには時間がかかる。現時点では数インチ径の大型な単結晶を得ることは困難である。 In addition to the high-temperature and high-pressure synthesis method, a single crystal production method using epitaxial growth by a gas phase synthesis method is being developed as a technique established as a diamond production method. In general, epitaxial growth is divided into homoepitaxial growth that grows on a single crystal substrate of the same type as the material to be grown and heteroepitaxial growth that grows on a single crystal substrate of a different type. Homoepitaxial growth requires a diamond substrate, and it takes time to make a thin film larger than the substrate. At present, it is difficult to obtain a large single crystal with a diameter of several inches.
それゆえ異種材料の上にダイヤモンドを成長させようとするヘテロエピタキシャル成長に期待が寄せられている。これまでに、立方晶窒化硼素(C−BN)、炭化珪素(SiC)、珪素(Si)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)を基板としたダイヤモンドのヘテロエピタキシャル成長の試みが、これまでに報告されている。例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3などである。また酸化物単結晶、例えば酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウム基板上に前述した金属単結晶膜を成膜させ、その上にダイヤモンドのヘテロエピタキシャル成長の試みも報告されている。しかし、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウム単結晶基板は高価で大面積を得ることが難しい。これらのヘテロエピタキシャル基板の中でもシリコンは数インチ径の大きな単結晶基板を容易に得ることができるので特に重要視されている。 Therefore, there is an expectation for heteroepitaxial growth in which diamond is grown on different materials. To date, attempts have been made to heteroepitaxially grow diamond using cubic boron nitride (C-BN), silicon carbide (SiC), silicon (Si), iridium (Ir), and platinum (Pt) as substrates. Has been. For example, Patent Literature 1, Patent Literature 2, Patent Literature 3, and the like. There has also been reported an attempt to heteroepitaxially grow diamond by depositing the above-mentioned metal single crystal film on an oxide single crystal, for example, a magnesium oxide or strontium titanate substrate. However, magnesium oxide and strontium titanate single crystal substrates are expensive and difficult to obtain a large area. Among these heteroepitaxial substrates, silicon is regarded as particularly important because a single crystal substrate having a large diameter of several inches can be easily obtained.
非特許文献1ではシリコン単結晶基板上に直接ダイヤモンドの成膜を行ったが、[111]X線ポールフィギュア測定において半値幅が4.6°であった。特許文献4では、半値幅が6秒以下(600分の1°以下)であれば、結晶中の歪みは殆どなくなるとされている。また、特許文献5では、シリコン単結晶基板上にシリサイド単結晶を成長させた後にダイヤモンド膜を成膜している。非特許文献2ではシリコン基板に負のバイアス印加を利用したマイクロ波プラズマCVD法を用いて、シリコン基板上にダイヤモンド膜を作製している。又、非特許文献3では、シリコン上に炭化シリコン(SiC)を作製し、その上にダイヤモンド膜を成膜している。
このように、異種材料の上にダイヤモンドを成長させようとするヘテロエピタキシャル成長に期待がよせられているが、基板によっては高価で大面積をえることが難しい。
非特許文献1 ではシリコン単結晶基板上に直接ダイヤモンドの成膜を行ったが、[111]X線ポールフィギュア測定において半値幅が4.6°であったが、特許文献4によれば、半値幅が6秒以下(600分の1°以下)であれば、結晶中の歪みは殆どなくなるとされているので、この例のダイヤモンドは、半導体等に利用するには不十分である。また、特許文献5によるダイヤモンド膜をラマン散乱分光分析により観察したところ、ラマンシフトの半値幅は3.2cm−1と大きくなっており、半導体等に利用することは難しい。非特許文献2で作製した膜は [111]X線ポールフィギュア測定において半値幅が9°と十分に配向していないものであった。又、非特許文献3で作製したダイヤモンド膜は、[111]X線ポールフィギュア測定において半値幅が1.5°とまだ十分ではない。
そこで、本発明は低コストで現在最大面積の単結晶が得られるシリコン基板上にダイヤモンド単結晶膜を成膜する事により、低コストで大型なダイヤモンド単結晶基板を得ることを目的とするものである。
As described above, there is an expectation for heteroepitaxial growth in which diamond is grown on a different material, but depending on the substrate, it is expensive and difficult to obtain a large area.
In Non-Patent Document 1, a diamond film was formed directly on a silicon single crystal substrate, but the half-value width was 4.6 ° in the [111] X-ray pole figure measurement. If the value width is 6 seconds or less (less than 1/600 °), it is said that the distortion in the crystal is almost eliminated. Therefore, the diamond in this example is insufficient for use in a semiconductor or the like. Moreover, when the diamond film by patent document 5 was observed by the Raman scattering spectroscopic analysis, the half value width of Raman shift became large with 3.2 cm < -1 >, and it is difficult to utilize for a semiconductor etc. The film prepared in Non-Patent Document 2 was not fully oriented with a half-value width of 9 ° in [111] X-ray pole figure measurement. Further, the diamond film produced in Non-Patent Document 3 has a half width of 1.5 ° in the [111] X-ray pole figure measurement, which is not yet sufficient.
Therefore, the present invention aims to obtain a large-sized diamond single crystal substrate at a low cost by forming a diamond single crystal film on a silicon substrate from which a single crystal having the maximum area can be obtained at low cost. is there.
本発明のダイヤモンド単結晶基板又は単結晶基板製造方法は、低コストで大型な単結晶基板の製造が容易なシリコン単結晶を基板とし、ダイヤモンド単結晶とシリコン単結晶基板との間に酸化物単結晶層と金属単結晶層の中間層を有することにより、シリコン単結晶基板とダイヤ単結晶との間の格子不整合等による残留応力を緩衝することを特徴とする。 The diamond single crystal substrate or the single crystal substrate manufacturing method of the present invention uses a silicon single crystal as a substrate, which is easy to manufacture a large single crystal substrate at a low cost, and an oxide single crystal between the diamond single crystal and the silicon single crystal substrate. By having an intermediate layer between the crystal layer and the metal single crystal layer, the residual stress due to lattice mismatch or the like between the silicon single crystal substrate and the diamond single crystal is buffered.
即ち、本発明は下記構成よりなる。
(1) シリコン単結晶基板上に酸化物単結晶が積層し、前記酸化物単結晶層上に金属単結晶層が積層し、前記金属単結晶層上にダイヤモンド単結晶が積層したダイヤモンド単結晶基板。
(2) 前記酸化物単結晶は、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウム、タンタル酸カリウム及びニオブ酸リチウムからなる群から選択された1種類又は2種類以上の単結晶の積層であることを特徴とする前記(1)に記載のダイヤモンド単結晶基板。
(3) 前記金属単結晶は鉄、コバルト、イリジウム、ニッケル、パラジウム、ロジウム、白金、金、銀及び銅が含まれる周期律表VIA族、VIIA族、VIIIA族、IB族の元素から選択された1種類又は2種類以上の単結晶の積層であることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載のダイヤモンド単結晶基板。
That is, the present invention has the following configuration.
(1) A diamond single crystal substrate in which an oxide single crystal is stacked on a silicon single crystal substrate, a metal single crystal layer is stacked on the oxide single crystal layer, and a diamond single crystal is stacked on the metal single crystal layer. .
(2) The oxide single crystal is one or two selected from the group consisting of magnesium oxide, nickel oxide, zirconium oxide, barium titanate, lead titanate, strontium titanate, potassium tantalate and lithium niobate. The diamond single crystal substrate according to (1) above, which is a laminate of the above single crystals.
(3) The metal single crystal was selected from elements of groups VIA, VIIA, VIIIA and IB of the periodic table containing iron, cobalt, iridium, nickel, palladium, rhodium, platinum, gold, silver and copper. The diamond single crystal substrate according to (1) or (2) above, wherein the diamond single crystal substrate is a laminate of one type or two or more types of single crystals.
(4) 前記酸化物単結晶層が、100nm以下の厚みをもつことを特徴とする、前記(1)から(3)のいずれかに記載のダイヤモンド単結晶基板。
(5) 前記金属単結晶層が、100〜5000nmの厚みを持つことを特徴とする、前記(1)から(4)のいずれかに記載のダイヤモンド単結晶基板。
(6) 前記シリコン単結晶基板と前記酸化物単結晶基板との間に、非晶質層を持つことを特徴とする前記(1)から(5)のいずれかに記載のダイヤモンド単結晶基板。
(4) The diamond single crystal substrate according to any one of (1) to (3), wherein the oxide single crystal layer has a thickness of 100 nm or less.
(5) The diamond single crystal substrate according to any one of (1) to (4), wherein the metal single crystal layer has a thickness of 100 to 5000 nm.
(6) The diamond single crystal substrate according to any one of (1) to (5), wherein an amorphous layer is provided between the silicon single crystal substrate and the oxide single crystal substrate.
(7) シリコン単結晶基板上に酸化物単結晶層を作製し、更にその上に金属単結晶層を
作製し、更にその上にダイヤモンド単結晶膜を作製することを特徴とするダイヤモンド単結晶基板製造方法。
(8) 前記ダイヤモンド単結晶をマイクロ波プラズマCVD法、フィラメントCVD法、高周波CVD法、直流アークプラズマ法のいずれかを用いて製造することを特徴とする前記(7)に記載のダイヤモンド単結晶基板製造方法。
(9) 前記酸化物単結晶を高周波スパッタ法、直流スパッタ法、分子線エピタキシー法、電子銃蒸着法、レーザーアブレーション法のいずれかを用いて製造することを特徴とする前記(7)又は(8)に記載のダイヤモンド単結晶基板製造方法。
(7) A diamond single crystal substrate characterized in that an oxide single crystal layer is formed on a silicon single crystal substrate, a metal single crystal layer is further formed thereon, and a diamond single crystal film is further formed thereon. Production method.
(8) The diamond single crystal substrate according to (7), wherein the diamond single crystal is manufactured using any one of a microwave plasma CVD method, a filament CVD method, a high frequency CVD method, and a direct current arc plasma method. Production method.
(9) The above-mentioned (7) or (8), wherein the oxide single crystal is produced using any one of a high-frequency sputtering method, a direct current sputtering method, a molecular beam epitaxy method, an electron gun vapor deposition method, and a laser ablation method. ) Diamond single crystal substrate manufacturing method.
本発明のダイヤモンド単結晶製造方法は、低コストで現在最大面積の単結晶が得られるシリコン基板上にダイヤモンド単結晶膜を成膜することにより、低コストで大型なダイヤモンド単結晶基板を得る事ができる。
本発明のダイヤモンド単結晶基板の代表的な層構成は図1に示すとおりである。図1において10はSi基板、11は酸化物単結晶層、12は金属単結晶層、13はダイヤモンド単結晶膜である。
前記金属単結晶層12は、VIA族、VIIA族、VIIIA族、IB族の元素の単体もしくは合金から選ばれる。これらはダイヤモンド膜と格子不整合が小さく、結晶配向性を有するダイヤモンド単結晶膜13を成膜することができる。その中でも、ダイヤモンド膜と格子不整合が小さく、炭素拡散係数が小さいイリジウムであることが好ましい。又は格子不整合が小さい白金であることが好ましい。これによりダイヤモンド膜は残留応力が小さく、膜内粒子の配向性が良いものが得られる。
The diamond single crystal manufacturing method of the present invention can obtain a large-sized diamond single crystal substrate at low cost by forming a diamond single crystal film on a silicon substrate on which a single crystal having the maximum area can be obtained at low cost. it can.
A typical layer structure of the diamond single crystal substrate of the present invention is as shown in FIG. In FIG. 1, 10 is a Si substrate, 11 is an oxide single crystal layer, 12 is a metal single crystal layer, and 13 is a diamond single crystal film.
The metal
前記酸化物単結晶層11はダイヤモンドやシリコンと格子不整合が小さい酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウム、タンタル酸カリウム及びニオブ酸リチウムからなる群から選択された1種類又は2種類以上の単結晶の積層である。特にチタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウムは、シリコン、ダイヤモンドとの格子定数が近いためで格子不整合が小さく好ましい。これにより残留応力が小さくなり、ダイヤモンド膜の剥離が起こらなくなる。
例えば、シリコン単結晶基板上にチタン酸ストロンチウムの単結晶膜を成膜させ、更にこの上にイリジウムの単結晶膜を成膜する。更にこの上にダイヤモンド単結晶膜13を成膜する。シリコン基板とダイヤモンド膜の間の中間層が格子不整合を緩衝するので、シリコン大型単結晶基板上にダイヤモンド単結晶膜を成膜することができる。
The oxide
For example, a strontium titanate single crystal film is formed on a silicon single crystal substrate, and an iridium single crystal film is further formed thereon. Further, a diamond
前記酸化物単結晶層11は100nmより厚いと、同様に残留応力が大きくなり、酸化物単結晶とが剥離する。このため、酸化物単結晶膜11は100nm以下の厚さが好ましい。
前記金属単結晶の膜厚は、100nmより薄ければ連続膜とならず、ダイヤモンドを成膜する時に、ダイヤモンドの核発生密度が低くなり、ダイヤモンド層も連続膜とならない。また膜厚が5000nm以上では、残留応力が大きくなり、金属単結晶層12の剥離が起こる。このため、金属単結晶膜12は100nm〜5000nmであることが好ましい。
If the oxide
If the film thickness of the metal single crystal is less than 100 nm, it will not be a continuous film. When diamond is deposited, the nucleation density of diamond will be low, and the diamond layer will not be a continuous film. On the other hand, when the film thickness is 5000 nm or more, the residual stress increases and the metal
前記シリコン単結晶と酸化物単結晶との間に非晶質層が存在することが好ましい。これは、シリコン単結晶と酸化物単結晶との間の格子不整合を緩衝し、酸化物単結晶層の配向性が向上する。 It is preferable that an amorphous layer exists between the silicon single crystal and the oxide single crystal. This buffers the lattice mismatch between the silicon single crystal and the oxide single crystal, and improves the orientation of the oxide single crystal layer.
前記金属単結晶層12は高周波スパッタ法、直流スパッタ法、分子線エピタキシー法、電子銃蒸着法、レーザーアブレーション法等を好適に用いて成膜することができる。いずれの方法でも配向性を持つ上記金属単結晶層12を得ることができる。
前記シリコン基板上への前記酸化物単結晶層11の成膜は、高周波スパッタ法、直流ス
パッタ法、分子線エピタキシー法、電子銃蒸着法、レーザーアブレーション法等を好適に用いて成膜することができる。これにより配向性を有する高品質な酸化物単結晶層11を低コストで得ることができる。
The metal
The oxide
前記ダイヤモンド単結晶膜13の成膜は、マイクロ波プラズマCVD法、フィラメントCVD法、高周波CVD法、直流アークプラズマ法等を好適に用いて行うことができ、膜の密着性にすぐれ低温での合成可能となる。原料は水素とメタン、エタン、アセチレン等の炭化水素ガスを用いて行う。また、これらは水素等の活性ガスやヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン、窒素等の不活性ガスと混合して用いても良い。圧力は1Pa〜10000Paの好適な圧力を用いる。これにより、密着性が高く、配向性の高いダイヤモンド基板を得ることができる。また、基板上にダイヤモンドの核を発生させるために、基板を負電圧にバイアスするとより好都合である。負電圧は−10V〜−400V程度である。
またダイヤモンド成長時の基板温度は500℃〜1200℃程度である。これにより、高品質なダイヤモンド単結晶を得ることができる。
The diamond
The substrate temperature during diamond growth is about 500 ° C to 1200 ° C. Thereby, a high quality diamond single crystal can be obtained.
本発明のダイヤモンド単結晶基板は、ダイヤモンド単結晶膜とシリコン単結晶との間に、格子不整合及び/又は炭素拡散係数が小さい金属単結晶の層、酸化物単結晶の層を形成したため、残留応力を小さくしてダイヤモンド膜が剥離せず、従って粒界がなく高品質な単結晶ダイヤモンド膜を広域面積で、剥離なく気相合成する。 In the diamond single crystal substrate of the present invention, a metal single crystal layer or an oxide single crystal layer having a small lattice mismatch and / or a low carbon diffusion coefficient is formed between the diamond single crystal film and the silicon single crystal. By reducing the stress, the diamond film does not peel off. Therefore, a high-quality single crystal diamond film having no grain boundary is synthesized in a wide area with no peeling.
つぎに本発明の実施例について説明する。
実施例1
シリコン(100)ウエハーを基板とした。図2は実施例1のダイヤモンド単結晶基板の層構成を示す。図2中、20はそのシリコン単結晶基板である。シリコン単結晶基板20の面方位は(100)面からのずれが4°であった。基板表面の酸化層を1%弗酸水溶液によって除去した。このシリコンウエハーを超高真空槽内で加熱してシリコン(100)2×1洗浄表面を得た。このシリコンウエハーを分子線エピタキシー槽に入れて酸素雰囲気中、圧力1×104Pa、基板温度850℃にし、分子線エピタキシー法により、チタン酸ストロンチウム層21を成膜した。反射高速電子線回折(RHEED)測定を行ったところ、このチタン酸ストロンチウム層21は単結晶であることが確認できた。このチタン酸ストロンチウム層21の膜厚は100nmであった。このチタン酸ストロンチウムを成膜した基板に、直流スパッタ装置により基板温度を650℃とし、アルゴンガス中でイリジウムを1500nmの厚さで成膜した。このイリジウム層22を、反射高速電子線回折(RHEED)で測定したところ、単結晶であることが確認できた。その後マイクロ波プラズマCVD装置に基板をセットし、原料ガスとして、水素とメタンを流しながらダイヤモンド単結晶膜23を成膜した。成長条件は、メタン濃度は4%、基板温度800℃、基板バイアスは−200Vであった。この条件で、10時間のダイヤモンド成長を行った。合成された膜をラマン分光により評価した結果、1333cm−1にダイヤモンドによるピークが確認でき、1150cm−1および1550cm−1における非ダイヤモンド成分によるブロードなピークは確認できなかった。またSEM観察すると方位のずれた結晶粒子は全く観察されなかった。X線ロッキングカーブ測定を行ったところ半値幅は、3〜5秒であった。つまり、ダイヤモンド単結晶基板を得ることができた。
Next, examples of the present invention will be described.
Example 1
A silicon (100) wafer was used as the substrate. FIG. 2 shows the layer structure of the diamond single crystal substrate of Example 1. In FIG. 2, 20 is the silicon single crystal substrate. The plane orientation of the silicon single crystal substrate 20 was 4 ° from the (100) plane. The oxide layer on the substrate surface was removed with a 1% aqueous hydrofluoric acid solution. This silicon wafer was heated in an ultra-high vacuum chamber to obtain a silicon (100) 2 × 1 cleaning surface. This silicon wafer was put in a molecular beam epitaxy tank, and the pressure was set to 1 × 10 4 Pa and the substrate temperature was 850 ° C. in an oxygen atmosphere, and the
比較例1
実施例1と殆ど同じ条件で、チタン酸ストロンチウムを成膜せず、シリコン単結晶基板に直接イリジウムの成膜を行った。しかし、イリジウム膜はシリコン基板への密着性が悪く、ダイヤモンド成膜前にイリジウム膜の剥離が起こった。これによりダイヤモンドの成膜をすることはできなかった。以上より、酸化物単結晶層の有用性が示された。
Comparative Example 1
Under almost the same conditions as in Example 1, strontium titanate was not formed, but iridium was directly formed on the silicon single crystal substrate. However, the iridium film had poor adhesion to the silicon substrate, and the iridium film was peeled off before the diamond film was formed. As a result, diamond could not be formed. From the above, the usefulness of the oxide single crystal layer was shown.
比較例2
実施例1と殆ど同じ条件で、イリジウムの成膜をせずにダイヤモンドの成膜を行った。チタン酸ストロンチウム上に直接ダイヤモンドの成膜を行おうとしたが、ダイヤモンドの核発生が殆ど起こらず様々な面方位が露出し、多結晶のダイヤモンド膜しか製造することができなかった。これにより、金属単結晶層の有用性が示された。
Comparative Example 2
A diamond film was formed under almost the same conditions as in Example 1 without forming an iridium film. An attempt was made to form a diamond film directly on strontium titanate, but diamond nucleation hardly occurred and various plane orientations were exposed, so that only a polycrystalline diamond film could be produced. Thereby, the usefulness of the metal single crystal layer was shown.
実施例2
実施例1とほとんど同じ方法で、シリコン単結晶基板上の酸化物の種類を変えて成膜を行った。図3にその層構成を示す。酸化物単結晶層31の上はイリジウム単結晶層32を成膜し、その上にダイヤモンド単結晶膜33を成膜した。ダイヤモンド単結晶膜33の評価は反射電子線回折で行った。結果を表1に示す。
Films were formed in almost the same manner as in Example 1 while changing the type of oxide on the silicon single crystal substrate. FIG. 3 shows the layer structure. An iridium
実施例3
実施例1とほとんど同じ方法で、図3に示す層構成の基板を得た。チタン酸ストロンチウム層31とダイヤモンド単結晶膜33との間の金属単結晶層32の種類を表2に示す種々の金属に変えてダイヤモンド単結晶膜43の成膜を行った。それぞれ、反射高速電子線回折の観測より単結晶であることは確認した。結果を表2に示す。
A substrate having the layer structure shown in FIG. 3 was obtained in substantially the same manner as in Example 1. The diamond single crystal film 43 was formed by changing the type of the metal
実施例4
実施例1とほとんど同じ方法で、チタン酸ストロンチウム層の厚みを変化させてダイヤ層の成膜を行った。結果を表3に示す。
A diamond layer was formed by changing the thickness of the strontium titanate layer in substantially the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
実施例1
実施例1と殆ど同じ方法で、イリジウム層の厚みを変化させてダイヤ層の成膜を行った。結果を表4、5に示す。
A diamond layer was formed by changing the thickness of the iridium layer in substantially the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 4 and 5.
実施例6
実施例1とほとんど同じ方法で成膜したダイヤモンドが、シリコン単結晶とチタン酸ストロンチウム層との間に、非晶質の二酸化シリコン層を持つようにしたものを作製した。これのダイヤモンド層のX線ロッキングカーブ測定を行ったところ、非晶質層を持たないもののダイヤモンド(100)ピークの半値幅は3〜5秒であることと比べ、非晶質層をもつ方が2秒と狭く、より配向性の高いダイヤモンド単結晶を得ることができた。
Example 6
A diamond film formed by almost the same method as in Example 1 was prepared so as to have an amorphous silicon dioxide layer between a silicon single crystal and a strontium titanate layer. When the X-ray rocking curve of the diamond layer was measured, the half-width of the diamond (100) peak was 3 to 5 seconds, although it did not have an amorphous layer. A diamond single crystal having a narrow orientation of 2 seconds and higher orientation could be obtained.
実施例7
実施例1とほとんど同じ方法で、ダイヤモンド層の成膜方法を変えて成膜を行った。ダイヤモンド層を、反射電子線回折を用いて評価した。結果を表6に示す。
Film formation was performed in almost the same manner as in Example 1, except that the diamond film formation method was changed. The diamond layer was evaluated using backscattered electron diffraction. The results are shown in Table 6.
実施例8
実施例1とほとんど同じ方法で、チタン酸ストロンチウム層の成膜方法を変えて成膜を行った。チタン酸ストロンチウム層を、反射電子線回折を用いて評価した。結果を表7に示す。
Film formation was performed in almost the same manner as in Example 1, except that the film formation method of the strontium titanate layer was changed. The strontium titanate layer was evaluated using backscattered electron diffraction. The results are shown in Table 7.
10、20、30 シリコン単結晶基板
11 酸化物単結晶層
12 金属単結晶層
13、23、33 ダイヤモンド単結晶層
21 チタン酸ストロンチウム層
22、32 イリジウム層
31 酸化物単結晶層
10, 20, 30 Silicon
Claims (9)
た1種類又は2種類以上の単結晶の積層であることを特徴とする請求項1又は2に記載のダイヤモンド単結晶基板。 The metal single crystal may be one kind selected from elements of Group VIA, Group VIA, Group VIIIA, Group IB of the periodic table containing iron, cobalt, iridium, nickel, palladium, rhodium, platinum, gold, silver and copper, or 3. The diamond single crystal substrate according to claim 1, wherein the diamond single crystal substrate is a laminate of two or more types of single crystals.
The diamond single crystal according to claim 7 or 8, wherein the oxide single crystal is manufactured using any one of a high frequency sputtering method, a direct current sputtering method, a molecular beam epitaxy method, an electron gun vapor deposition method, and a laser ablation method. Crystal substrate manufacturing method.
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