JP5003918B2 - ダイヤモンド単結晶基板 - Google Patents
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Description
本発明は、前記課題を克服すべくなされたもので、半導体材料、電子部品、光学部品などに用いられる、大面積・高品質なダイヤモンド単結晶基板を提供することを目的とする。
(1)面方位の揃った複数個から構成されるダイヤモンド単結晶基板を並べて配置し、気
相合成法により前記単結晶基板上にダイヤモンド単結晶を成長させて全面一体化したダイヤモンド単結晶基板であって、前記複数個から構成されるダイヤモンド単結晶基板のうち1つを除く基板の主たる面の面方位は、{100}面からのずれが1度未満であり、残る1つの基板の主たる面の面方位は、{100}面からのずれが1度以上8度以下であり、ダイヤモンド単結晶基板を並べて配置する際にこの1つの基板を最も外周部に配置し、かつ、この1つの基板の主たる面における<100>方向が、配置基板の外周方向を向く方向に配置し、しかる後に気相合成法によりダイヤモンド単結晶を成長させ、この1つの基板から成長したダイヤモンド単結晶が、他の基板上に成長したダイヤモンド単結晶上に覆い被さって全面一体化したことを特徴とするダイヤモンド単結晶基板。
気相合成法によるダイヤモンド単結晶基板からの単結晶成長では、ある単結晶基板の基板面方位と、そこからわずかにずれた面方位(以下、基準面方位からのずれ角をオフ角と称す)とでは、成長速度に差が生じることが知られている(例えば、非特許文献1)。この現象は非特許文献1にも示されるように、基板面方位が{100}で顕著である。本発明者らは、複数の単結晶基板から気相合成法により単結晶基板を一体化成長させた単結晶基板、及びその製造法において本現象を利用すれば、小傾角粒界のない実質的に大型の単結晶基板が得られると考え、鋭意研究を行った。
また、主基板、オフ基板の形状は、立方体又は直方体の単結晶基板が望ましく、側面の面方位は{100}が望ましい。
また、主基板、オフ基板の配置は正方状又は直方状、すなわち基板同士の界面が十字状になるように配置し、かつ、オフ基板を最外周の角の位置に配置するのが望ましい。
また、このオフ基板の主面における<100>方向は、オフ基板の外周辺方向よりも外周角方向を向いた方が一体化成長には効率的である。
マイクロ波周波数:2.45GHz
マイクロ波電力:5kW
チャンバ内圧力:1.33×104Pa
H2ガス流量:100sccm
CH4ガス流量:5sccm
基板温度:900℃
成長時間:300時間
成膜の結果、図2に示すような、気相合成単結晶層の厚さが3mmで、オフ基板から成長した単結晶8が全面に覆い被さり一体に接続された、10mm角のダイヤモンド単結晶基板が得られた。
この単結晶基板の一体化した単結晶層をレーザー切断により切り出し、ホール測定によって水素化表面伝導層の常温における正孔移動度を評価した結果、1000cm2/V・
secと高速な値を得た。
じ3mmであったが、面積は6mm角までの拡大に留まった。
以上のように、実施例に代表されるような方法で製造したダイヤモンド単結晶は、半導体基板等に利用できる大面積で高品質な単結晶基板であることが示された。
2 ダイヤモンド単結晶基板(オフ基板)
3 ダイヤモンド単結晶基板主面に垂直な軸
4 オフ基板における<100>方向
5 オフ角
7 主基板から成長した単結晶層
8 オフ基板から成長した単結晶層
9 小傾角粒界
10 オフ基板(オフ角大)から成長した単結晶層
11 オフ基板(オフ角小)から成長した単結晶層
12 多結晶層
Claims (1)
- 面方位の揃った複数個から構成されるダイヤモンド単結晶基板を並べて配置し、気相合成法により前記単結晶基板上にダイヤモンド単結晶を成長させて全面一体化したダイヤモンド単結晶基板であって、前記複数個から構成されるダイヤモンド単結晶基板のうち1つを除く基板の主たる面の面方位は、{100}面からのずれが1度未満であり、残る1つの基板の主たる面の面方位は、{100}面からのずれが1度以上8度以下であり、ダイヤモンド単結晶基板を並べて配置する際にこの1つの基板を最も外周部に配置し、かつ、この1つの基板の主たる面における<100>方向が、配置基板の外周方向を向く方向に配置し、しかる後に気相合成法によりダイヤモンド単結晶を成長させ、この1つの基板から成長したダイヤモンド単結晶が、他の基板上に成長したダイヤモンド単結晶上に覆い被さって全面一体化したことを特徴とするダイヤモンド単結晶基板。
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- 2009-03-27 JP JP2009078954A patent/JP5003918B2/ja not_active Expired - Fee Related
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