JP6274492B2 - 単結晶ダイヤモンドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、単結晶ダイヤモンドの製造方法に関する。

半導体として優れた特性を有するダイヤモンドは、高周波・高出力デバイス、受光デバイスなど半導体デバイス用の材料として期待されている。特に、ダイヤモンドを半導体材料として実用化するためには、大面積の均質な単結晶ダイヤモンドからなるウェハが必要である。

従来、単結晶ダイヤモンドの成長は、主に高圧合成法、気相合成法などの方法によって行われている。これらの方法の内で、高圧合成法は、１ｃｍ角程度の面積を有する基板の製造が限界とされており、これ以上の面積を有する単結晶基板を製造する方法としては期待できない。また、５ｍｍ角程度以上の面積を有する単結晶ダイヤモンド基板を入手することは困難であり、その面積を拡大することも容易ではない。

このため、大面積の単結晶ダイヤモンドを作製する方法として、同一表面上に並べた複数のダイヤモンド結晶上に気相法でダイヤモンド結晶を成長させて接合することによって、大型のダイヤモンド結晶とする、いわゆるモザイク状ダイヤモンドの作製技術が開発されている（非特許文献１）。

モザイク状ダイヤモンドを製造する際に、接合すべき基材として単結晶ダイヤモンドのみを用いる場合と、単結晶ダイヤモンドと多結晶ダイヤモンド又はそれ以外の材料を用いる場合があるが、いずれの場合にも、これらの基材の上に気相法によってダイヤモンドを成長させることによって、基材となるダイヤモンドを接合している。

これらの方法の内で、単結晶ダイヤモンド基板のみを用い、これを接合して大型の単結晶ダイヤモンドを得る方法としては、例えば、接合しようとする単結晶ダイヤモンド基板の間隔や高さの差を所定の範囲内に収め、その上に一体のダイヤモンド結晶を気相成長させることによって、基板と基板の境界部に成長する異常成長粒子の発生を抑制して大型ダイヤモンド結晶を製造する方法が報告されている（特許文献１）。

更に、基材とする単結晶ダイヤモンドのオフ角やオフ方向を適切に選択し、この単結晶ダイヤモンドを複数個並べて配置し、その後、気相合成法によって隣り合う単結晶の方向へ優先的にダイヤモンド結晶を拡大し、接合を促す方法も提案されている（特許文献２）。

更に、接合しようとする側面としてヘキ開面を用いる方法、接合しようとする側面に角度を設ける方法等も知られている（特許文献３及び４）。

ところで、気相合成法を用いたホモエピタキシャル成長によってダイヤモンド基板上に単結晶ダイヤモンドを成長させる方法は、例えば、半導体グレードの高品質ダイヤモンドの合成に適用されている。しかしながら、気相合成法によるダイヤモンドのエピタキシャル成長においては、多数の異常成長粒子や成長丘などの欠陥が発生し易く、大面積の単結晶ダイヤモンドの合成は容易ではない。

同様に、基板表面上の欠陥は成長層にも引き継がれ、その位置を基板毎に制御することは不可能であるため、成長層の性質を統一することを妨げる原因の１つとなっている。更に、成長層の性質は、成長前の基板中に存在するひずみにも影響を受けることが知られている（非特許文献２）。

通常、複数のダイヤモンド結晶上に気相法でダイヤモンド結晶を成長させてモザイク状ダイヤモンドを作製する方法では、接合しようとするダイヤモンド基板のオフ角を同一とみなす閾値は最低でも１度以上とされている。しかしながら、１度でもオフ角が異なると同一の条件では成長層の品質が異なるものとなり、この方法で接合されたモザイク基板上には、接合された単結晶領域毎に品質の異なる単結晶層が成長することになる。また、前述したオフ角やオフ方向といった結晶面の方向が異なる基板を積極的に利用し、これら同士を接合してモザイク基板を製造する方法（特許文献２）についても同様の問題がある。

また、ダイヤモンドを半導体デバイス用の材料として用いる際には、通常、不純物を意図的に添加して基板（ダイヤモンドウェハ）上にダイヤモンドを成長させるが、その際の不純物の成長層への取り込み率やそれに伴う結晶性の変化は、基板の性質に依存することが知られている（非特許文献３）。従って、上記した方法を用いて大面積を有するダイヤモンドウェハが得られたとしても、オフ角、オフ方向といった結晶面の方向、ひずみや欠陥の分布等が不均一なウェハであれば、その上に作製されるデバイスは特性が不均一となることが予想される。従って、このような性質の揃っていないモザイクウェハを基板として使用したとしても、実効的に使用に耐えうるデバイスが取り出される率が極めて低いことは明白である。更に、モザイク状ダイヤモンド基板は、デバイス作製のための処理に耐えうる様に強度を持つ必要があるため、接合した後に更にその上へ積み増す必要が生ずる場合がある。その際にも接合すべき基材として用いた単結晶ダイヤモンドの性質が異なると、均質に積み増すことが困難となる。

以上の様な困難さから、従来のモザイク状ダイヤモンド基板は、接合境界に沿って異常成長を抑制することが困難で、当該境界が滑らかに接合されておらず、接合された基板がヘキ開によって破壊することが開示されており（非特許文献１）、測定するまでもなく結晶性も粗悪である。

このような問題点を解決することを目的とした、大面積のダイヤモンド基板を製造する方法として、イオン注入を用いた自立膜作製方法を利用した方法が知られている（特許文献５）。この様な方法を用いれば、オフ角・オフ方向が揃った基板同士を容易に接合できると期待される。

しかしながら、本文献には複数の単結晶ダイヤモンド間のオフ方向が一致していることは記載されているものの、各々の単結晶ダイヤモンドのオフ方向については何ら記載されていない。

例えば、特許文献５に記載される方法は大面積ダイヤモンド基板の製造方法としては優れているものの、接合する基板同士でオフ方向の方向の関係が適切で無い場合、得られた単結晶ダイヤモンド基板の接合領域に対応する部分は完全に滑らかに被覆されているとはいい難く、実用性に乏しいという問題点が生じている。特許文献６には、面方位が相互になす角度が５度以内に揃える製造方法が開示されているが、実際は、例えば、特許文献４にある様に、接合する基板同士のオフ方向の関係が５度ずれていると、接合領域の被覆の完全性が低い。この様な場合、研磨などの加工プロセスを実施することが困難となり、半導体ウェハとして使用することが困難となる。

特開平７−４８１９８号公報 特開２００６−３０６７０１号公報 特公平６−５３６３８号公報 ＥＰ０６８７７４７Ａ１ 特開２０１０−１５００６９号公報 特許第２６５４２３２号

目黒、西林、今井、ＳＥＩテクニカルレビュー１６３，５３ （２００３）． Ｐ．Ｓ．Ｗｅｉｓｅｒ，Ｓ．Ｐｒａｗｅｒ，Ｋ．Ｗ．Ｎｕｇｅｎｔ，Ａ．Ａ．Ｂｅｔｔｉｏｌ，Ｌ．Ｉ．Ｋｏｓｔｉｄｉｓ，Ｄ．Ｎ．Ｊａｍｉｅｓｏｎ，Ｄｉａｍｏｎｄ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ５（１９９６），２７２−２７５． Ｋ．Ａｒｉｍａ，Ｈ．Ｍｉｙａｔａｋｅ，Ｔ．Ｔｅｒａｊｉ，ａｎｄ Ｔ．Ｉｔｏ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ３０９（２００７），１４５−１５２． Ｈｉｄｅａｋｉ Ｙａｍａｄａ，Ａｋｉｙｏｓｈｉ Ｃｈａｙａｈａｒａ，Ｙｏｓｈｉａｋｉ Ｍｏｋｕｎｏ，Ｎｏｂｕｔｅｒｕ Ｔｓｕｂｏｕｃｈｉ，Ｓｈｉｎ−ｉｃｈｉ Ｓｈｉｋａｔａ，Ｄｉａｍｏｎｄ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌｕｍｅ ３３，Ｍａｒｃｈ ２０１３，Ｐａｇｅｓ２７−３１

以上の様な背景技術から、単結晶ダイヤモンドからなる大面積の基板については、その要望が高いにもかかわらず、接合を用いたモザイク状ダイヤモンド基板であっても、接合領域が２０ｍｍを超える長さを有する単結晶ダイヤモンドを種基板とし、これらを接合する方法については、何ら報告されていない。

本発明者は、斯かる目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、単結晶ダイヤモンドを製造する際の材料となる、同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板であって、それぞれの種基板間での該種基板の稜線と該種基板のオフ方向のなす角度を調整し、該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工され、且つ整形加工された側面に基づく稜線の長さが２０ｍｍを超える複数の種基板を、支持台上に、整形加工された該種基板の長さ方向の側面同士が接触し、それぞれの該種基板のオフ方向を一致させ、且つ該種基板の主たる成長面が露出する状態となるように載置することで、接合部位が２０ｍｍを超える種基板同士を接合させて単結晶ダイヤモンドを製造することが可能となった。

本発明は、斯かる知見に基づいて完成されたものであり、以下に示す態様の発明を広く包含するものである。

項１ 下記の工程を含む単結晶ダイヤモンド基板の製造方法：
（１）同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板であって、該種基板の稜線と該種基板のオフ方向のなす角度が、それぞれの種基板間で全て同一となるように、該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工され、且つ整形加工された側面に基づく稜線の長さが２０ｍｍを超える、複数の単結晶ダイヤモンド種基板を、支持台上に、整形加工された該種基板の長さ方向の側面同士が接触し、それぞれの該種基板のオフ方向を一致させ、且つ該種基板の主たる成長面が露出する状態となるように載置する工程、
（２）上記（１）工程で支持台上に載置された複数の種基板の主たる成長面上に単結晶ダイヤモンドを成長させ、該複数の種基板を接合する工程。

項２ 前記工程（１）における同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板の稜線と該種基板のオフ方向のなす角が９０度未満となるように該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工された、項１に記載の単結晶ダイヤモンド基板の製造方法。

項３ 前記工程（１）における同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板の稜線と該種基板のオフ方向のなす角が１８度以上となるように該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工された、項１又は２に記載の単結晶ダイヤモンド基板の製造方法。

項４ 同一の結晶学的性質が、オフ方向及び／又はオフ角である項１〜３の何れか１項に記載の単結晶ダイヤモンド基板の製造方法。

項５ 項１〜４何れか１項に記載の方法によって得られる単結晶ダイヤモンド基板。

以下に、本発明の単結晶ダイヤモンド製造方法が発揮する効果について詳述するが、本発明は、以下のすべての効果を有する発明に限定されないのは言うまでもない。

本発明の製造方法によると、複数の単結晶ダイヤモンド結晶を種基板としてもこれらを接合する際に接合部位が２０ｍｍを超えるものであっても、これらを接合させることができ、より大面積のダイヤモンド結晶基板を製造することができる。

本発明の製造方法によると、従来よりも基板の面積を拡大することが可能となり、一枚の基板当たりから作製される、工具、窓材料、電子素子等の数を増やせるため、低コストで作製が可能となる。

単結晶ダイヤモンド基板の製造方法
本発明に係る単結晶ダイヤモンド基板の製造方法は、下記の工程１及び工程２を含む。

（１）同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板であって、該種基板の稜線と該種基板のオフ方向のなす角度が、それぞれの種基板間で全て同一となるように、該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工され、且つ整形加工された側面に基づく稜線の長さが２０ｍｍを超える、複数の単結晶ダイヤモンド種基板を、支持台上に、整形加工された該種基板の長さ方向の側面同士が接触し、それぞれの該種基板のオフ方向を一致させ、且つ該種基板の主たる成長面が露出する状態となるように載置する工程、

（２）上記（１）工程で支持台上に載置された複数の種基板の主たる成長面上に単結晶ダイヤモンドを成長させ、該複数の種基板を接合する工程。

＜工程１について＞
本発明に係る単結晶ダイヤモンド基板の製造方法における工程１は、同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板であって、該種基板の稜線と該種基板のオフ方向のなす角度が、それぞれの種基板間で全て同一となるように、該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工され、且つ整形加工された側面に基づく稜線の長さが２０ｍｍを超える、複数の単結晶ダイヤモンド種基板を、支持台上に、整形加工された該種基板の長さ方向の側面同士が接触し、それぞれの該種基板のオフ方向を一致させ、且つ該種基板の主たる成長面が露出する状態となるように載置する工程である。以下に、上記工程１について詳述する。

［同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板］
同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板の入手方法は、特に限定されず、市販の単結晶ダイヤモンド基板から同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド基板を選別するか、公知のダイヤモンド製造方法を適宜採用し、同一の結晶学的性質を有する単結晶ダイヤモンド基板を製造すればよく、特に限定はされない。

例えば、同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド基板を得る方法として、以下に示すクローン基板の作製技術が挙げられる。この作製技術は、ダイヤモンド単結晶親基板の表面近傍にイオン注入して非ダイヤモンド層を形成し、次いで、該非ダイヤモンド層をエッチングして、該非ダイヤモンド層より上層の単結晶ダイヤモンド層を分離する工程によって子基板を得る技術である。具体的には、特許第４３４０８８１号、特開平２００７―１１２６３７、ＷＯ２０１１／０７４５９９、特開２０１０−１５００６９号公報等の記載を参照すればよい。

この技術によって得られる子基板は、親基板と同一の結晶学的性質を有しているため、同一の親基板に対して上述の工程を繰り返し採用することにより、同一の結晶学的性質を有する複数の子基板、即ちクローン基板を効率的に得ることができる。

このような複数の子基板（クローン基板）を、本発明の製造方法における、同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板とすればよい。

なお、上記結晶学的性質とは、例えばオフ角、オフ方向等の結晶面の方向；ひずみ、欠陥の分布等が挙げられる。好ましくは、オフ角及び／又はオフ方向である。

［種基板の主たる成長面の外周側面の整形加工］
上記複数の単結晶ダイヤモンド種基板は、それぞれの種基板間で全て同一となるように、該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工されている。ここで、同一とは、２度程度の角度のズレを許容範囲とする。

上述の種基板の主たる成長面とは、斯かる種基板中で最も面積の大きい面と解することができる。或いは気相合成法等の方法で単結晶ダイヤモンドを成長させる際に、放電領域に接する面を主たる成長面としてもよい。例えば、上記［同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板の入手］にて例示した、クローン基板の製造方法によって得た複数の単結晶ダイヤモンド種基板であれば、親基板から分離された面又はその対面である。

上述の外周側面とは、上述の主たる成長面又はその対面以外の面であり、複数存在してもよい。整形加工に供される外周側面は、これらの面のうち少なくとも１つの面であればよい。

上述の稜線とは上述の主たる成長面の外周側面が整形加工工程に供されて得られる側面と、上述の主たる成長面又はその対面との交線を意味する。

整形加工された外周側面に基づく稜線の長さは、２０ｍｍを超える。また、このような外周側面を、長さ方向の外周側面ということがある。

該種基板のオフ方向と該種基板の稜線のなす角度は特に限定はされないが、通常は９０度未満とすればよい。９０度とした場合には、２０ｍｍを超える接合面で、複数の種基板を接合することができないからである。

また、上述の角度の下限値は、特に限定はされないが、通常は０度以上とすればよく、好ましくは１８度以上である。

なお、前記種基板のオフ方向と該種基板の稜線のなす角度が９０度から１８０度である場合は、本発明においてはその捕角に換算したものとして定義される。なお、この様に換算した本願発明にて規定する角度が、負の角度又は１８０度を超える場合となっても、これが０度から９０度の間に換算されることは言うまでもない。

具体的に供される整形加工の方法は特に限定はされず、例えば、スカイフ研磨等の研磨加工や、レーザーカット等の切断加工等の方法を採用したものが挙げられる。

なお、後述する様に、上述の同一の結晶学的性質を有する複数の種基板は、該種基板の整形加工された長さ方向の側面同士が接触するように載置するので、該側面がほぼ平面となるように研磨等によって整形加工されていることが好ましい。

また、同一の結晶学的性質を有する複数の種基板のオフ方向と、整形加工に供された外周側面を、後述するように該種基板の長さ方向の側面同士が接触し、且つ該種基板同士のオフ方向が一致する限りにおいて、該種基板の主たる成長面又はその対面と整形加工に供されて得られる該外周側面が、必ずしも垂直の関係となるようにされている必要は無く、例えば両者のなす角度が４５度〜１３５度程度の角度を有していてもよい。

なお、上述の同一の結晶学的性質を有する複数の種基板を、上述のようなクローン基板の作製技術によって得た子基板を採用する場合は、外周側面を上述した方法によって適宜整形加工し、これを親基板として作製されたクローン基板を本発明の整形加工後の同一の結晶学的性質を有する複数の種基板とすることもできる。

なお、この場合、上述の親基板の主たる成長面の外周側面のうち、少なくとも一対の対面の距離が一定となるように整形加工される必要があり、例えば、少なくとも一対の対面が平行となるように整形加工されることが好ましい。

また、複数の種基板の厚さは、同一であっても異なっていてもよい。厚さは上述のクローン基板の取得技術を適宜採用することによって、得ることができる。又は、研磨処理に供して、厚さを適宜調整することも可能である。

なお、種基板の厚さが同一とは、全ての種基板の厚さが完全に同一でなくてもよく、厚さの差が、２０μｍ程度以下の範囲内であれば、同一とみなすことができる。

［複数の種基板の支持台上での載置］
本発明の製造方法における工程１では、主たる成長面の外周側面が整形加工された上述の複数の種基板を、支持台上に、互いの整形加工された該種基板の長さ方向の側面同士が接触し、該種基板の結晶面のオフ方向を一致させ、且つ該種基板の主たる成長面が露出する状態となるように載置する。

なお、上述の整形加工された単結晶ダイヤモンド種基板において、整形加工された外周側面に平行な側面を有している場合は、その平行な側面同士、又は前記整形加工された外周側面と、該側面に平行な側面を接触させてもよい。

＜工程２について＞
本発明に係る製造方法における工程２は、上記（１）工程で支持台上に載置された複数の種基板の主たる成長面上に単結晶ダイヤモンドを成長させ、該複数の種基板を接合する工程である。

この工程によって、複数のダイヤモンド種基板は接合される。また、接合された種基板上に、更に種基板上に１００〜１０００μｍ程度のダイヤモンド結晶の層が形成されていてもよい。斯かる層の結晶学的性質は、複数の種基板の結晶学的性質と同一となる。

単結晶ダイヤモンドを成長させる方法は、特に限定されないが、例えば気相合成法が挙げられる。気相合成法については特に限定されることはなく、例えば、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、熱フィラメント法、直流放電法等の公知の方法を適用できる。

特に、マイクロ波プラズマＣＶＤ法によれば、高純度なダイヤモンド単結晶膜を成長させることができる。具体的な製造条件については特に限定はなく、公知の条件に従って、ダイヤモンド単結晶を成長させればよい。原料ガスとしては、例えば、メタンガスと水素ガスの混合ガスを用いることができる。具体的なダイヤモンド成長条件の一例を示すと、反応ガスとして用いる水素及びメタンの混合気体では、メタンは、水素供給量１モルに対して、０．０１〜０．３３モル程度となる比率で供給することが好ましい。また、プラズマＣＶＤ装置内の圧力は、通常、１３．３〜４０ｋＰａ程度とすればよい。マイクロ波としては、通常、２．４５ＧＨｚ、９１５ＭＨｚ等の工業および科学用に許可された周波数のマイクロ波が使用される。マイクロ波電力は、特に限定的ではないが、通常、０．５〜５ｋＷ程度とればよい。この様な範囲内において、例えば、基板（単結晶ダイヤモンド子基板）の温度が９００〜１３００℃程度、好ましくは９００〜１１００℃程度となるように各条件を設定すればよい。

単結晶ダイヤモンド基板
本発明の方法によって製造されるダイヤモンド基板は、均一な結晶学的性質を有する。結晶学的性質とは、上述のとおりである。

なお、本発明の方法によって製造される単結晶ダイヤモンド基板を、上述のような方法を採用して主たる成長面の外周側面を成型加工等に供して、上述した本発明の単結晶ダイヤモンド基板の製造方法における複数の種基板と見なし、適宜、より大面積の単結晶ダイヤモンドを容易に形成することができる。

以下に、本発明をより詳細に説明するための実施例を示す。但し、本発明が実施例の記載に限定されないのは言うまでもない。

［実施例１］
同一の結晶学的性質を有する、幅約１５ｍｍ長さ約３４ｍｍの厚さが０．４ｍｍの不定形の単結晶ダイヤモンド（１００）基板２枚について、Ｘ線回折を用いてオフ方向を評価し、長さ方向の稜線に対してオフ方向が６０度の角度を持つことを確認した。

次いで、これらの単結晶ダイヤモンド基板のオフ方向が揃う様に、長さ方向の辺を接触させて、市販のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置内に設置し、当該装置を用いて、マイクロ波パワーを１０ｋＷ、ガス圧力を１０ｋＰａ、水素ガス流量を１ｓｌｍ、そしてメタンガス流量を０．０１ｓｌｍとして、該種結晶のイオン注入された面上に１７時間単結晶ダイヤモンド膜を成長させた。単結晶ダイヤモンドの成長における成長終了時の基板温度は、１２００℃であった。形成された単結晶ダイヤモンド膜の厚さは０．２ｍｍであった。

成長後、これらのダイヤモンド基板は一体化しており、接触部は一様に単結晶ダイヤモンドによって被覆されていた。

［実施例２］
同一の結晶学的性質を有する、幅２０ｍｍ長さ４０ｍｍの厚さが０．２ｍｍの矩形の単結晶ダイヤモンド（１００）基板２枚について、Ｘ線回折を用いてオフ方向を評価し、長さ方向の稜線に対してオフ方向が８８度の角度を持つことを確認した。

次いで、これらの単結晶ダイヤモンド基板のオフ方向が揃う様に、長さ方向の辺を接触させて、市販のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置内に設置し、当該装置を用いて、マイクロ波パワーを１０ｋＷ、ガス圧力を１３ｋＰａ、水素ガス流量を１ｓｌｍ、そしてメタンガス流量を０．０１ｓｌｍとして、該種結晶のイオン注入された面上に１４時間単結晶ダイヤモンド膜を成長させた。単結晶ダイヤモンドの成長における成長終了時の基板温度は、１２００℃であった。形成された単結晶ダイヤモンド膜の厚さは０．２ｍｍであった。

成長後、これらのダイヤモンド基板は一体化しており、接触部は一様に単結晶ダイヤモンドによって被覆されていた。

［実施例３］
同一の結晶学的性質を有する、幅約１５ｍｍ長さ約２３ｍｍの厚さが０．５ｍｍの不定形の単結晶ダイヤモンド（１００）基板２枚について、Ｘ線回折を用いてオフ方向を評価し、長さ方向の稜線に対してオフ方向が４５度の角度を持つことを確認した。

次いで、これらの単結晶ダイヤモンド基板のオフ方向が揃う様に、長さ方向の辺を接触させて、市販のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置内に設置し、当該装置を用いて、マイクロ波パワーを１０ｋＷ、ガス圧力を１３ｋＰａ、水素ガス流量を１ｓｌｍ、そしてメタンガス流量を０．０１ｓｌｍとして、該種結晶のイオン注入された面上に１６時間単結晶ダイヤモンド膜を成長させた。単結晶ダイヤモンドの成長における成長終了時の基板温度は、１１００℃であった。形成された単結晶ダイヤモンド膜の厚さは０．２ｍｍであった。

成長後、これらのダイヤモンド基板は一体化しており、接触部は一様に単結晶ダイヤモンドによって被覆されていた。

［比較例１］
同一の結晶学的性質を有する、幅２０ｍｍ長さ４０ｍｍの厚さが０．５ｍｍの矩形の単結晶ダイヤモンド（１００）基板２枚について、Ｘ線回折を用いてオフ方向を評価し、長さ方向の稜線に対してオフ方向が９０度の角度を持つことを確認した。

次いで、これらの単結晶ダイヤモンド基板のオフ方向が揃う様に、長さ方向の辺を接触させて、市販のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置内に設置し、当該装置を用いて、マイクロ波パワーを１０ｋＷ、ガス圧力を１７ｋＰａ、水素ガス流量を１ｓｌｍ、そしてメタンガス流量を０．０１ｓｌｍとして、該種結晶のイオン注入された面上に１４時間単結晶ダイヤモンド膜を成長させた。単結晶ダイヤモンドの成長における成長終了時の基板温度は、１１００℃であった。形成された単結晶ダイヤモンド膜の厚さは０．２ｍｍであった。

成長後、これらのダイヤモンド基板は接合していなかった。

Claims (4)

1. 下記の工程を含む単結晶ダイヤモンド基板の製造方法：
   （１）同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板であって、該種基板の稜線と該種基板のオフ方向のなす角度が、それぞれの種基板間で全て同一となるように、該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工され、且つ整形加工された側面に基づく稜線の長さが２０ｍｍを超える、複数の単結晶ダイヤモンド種基板を、支持台上に、整形加工された該種基板の長さ方向の側面同士を接触し、それぞれの該種基板のオフ方向を一致させ、且つ該種基板の主たる成長面が露出する状態となるように載置し、前記種基板の稜線と前記種基板のオフ方向のなす角度が９０度未満（＜１００＞方向の稜線と＜０１０＞方向の稜線との両方の稜線と前記オフ方向とのなす角が４５度である場合を除く。）である工程、
   （２）上記（１）工程で支持台上に載置された複数の種基板の主たる成長面上に単結晶ダイヤモンドを成長させ、該複数の種基板を接合する工程。
2. 前記工程（１）における同一の結晶学的性質を有する複数の単結晶ダイヤモンド種基板の稜線と該種基板のオフ方向のなす角が１８度以上となるように該種基板の主たる成長面の外周側面が整形加工された、請求項１に記載の単結晶ダイヤモンド基板の製造方法。
3. 同一の結晶学的性質が、オフ方向及び／又はオフ角である請求項１または２に記載の単結晶ダイヤモンド基板の製造方法。
4. 単結晶ダイヤモンド基板を製造するために用いられる単結晶ダイヤモンド種基板であって、該種基板のオフ方向と該種基板の稜線との成す角度が９０度未満（＜１００＞方向の稜線と＜０１０＞方向の稜線との両方の稜線と前記オフ方向との成す角が４５度である場合を除く。）であり、且つ、該種基板の稜線が２０ｍｍを超える、種基板。