JPH05102047A - ダイヤモンド基板及びその製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド基板及びその製造方法Info
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- JPH05102047A JPH05102047A JP28393891A JP28393891A JPH05102047A JP H05102047 A JPH05102047 A JP H05102047A JP 28393891 A JP28393891 A JP 28393891A JP 28393891 A JP28393891 A JP 28393891A JP H05102047 A JPH05102047 A JP H05102047A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体デバイス等の用途に適した大面積の単
結晶ダイヤモンド基板を大量且つ安価に製造し、提供す
る。 【構成】 単結晶炭化ケイ素の結晶面のうち炭素原子の
みが現れる炭素原子面を成長用表面とする基板を準備
し、この成長用表面の炭素原子面上にＣＶＤ法等の気相
合成法により単結晶ダイヤモンド層を成長させることに
より、前記単結晶炭化ケイ素基板の炭素原子面の上に成
長した単結晶ダイヤモンド層を有するダイヤモンド基
板。
結晶ダイヤモンド基板を大量且つ安価に製造し、提供す
る。 【構成】 単結晶炭化ケイ素の結晶面のうち炭素原子の
みが現れる炭素原子面を成長用表面とする基板を準備
し、この成長用表面の炭素原子面上にＣＶＤ法等の気相
合成法により単結晶ダイヤモンド層を成長させることに
より、前記単結晶炭化ケイ素基板の炭素原子面の上に成
長した単結晶ダイヤモンド層を有するダイヤモンド基
板。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トランジスターやセン
サー等の各種半導体デバイス、ヒートシンクや絶縁膜、
或は超硬工具に用いる高硬度被膜として有用なダイヤモ
ンド基板、及びその製造方法に関する。
サー等の各種半導体デバイス、ヒートシンクや絶縁膜、
或は超硬工具に用いる高硬度被膜として有用なダイヤモ
ンド基板、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは炭素が共有結合した立方
晶の結晶であり、最も高い硬度を有する物質であると同
時に、多くの優れた性質を有している。例えば、ダイヤ
モンドは非常に広いバンドギャップを有し、不純物をド
ーピングすることによって半導体とすることができるの
で、高温でも安定して作動するトランジスターやセンサ
ー又は短波長発光素子等の半導体デバイスとしての用途
が考えられている。又、ダイヤモンドは熱伝導率が高い
ことから、ヒートシンク等としての用途にも期待が持た
れている。
晶の結晶であり、最も高い硬度を有する物質であると同
時に、多くの優れた性質を有している。例えば、ダイヤ
モンドは非常に広いバンドギャップを有し、不純物をド
ーピングすることによって半導体とすることができるの
で、高温でも安定して作動するトランジスターやセンサ
ー又は短波長発光素子等の半導体デバイスとしての用途
が考えられている。又、ダイヤモンドは熱伝導率が高い
ことから、ヒートシンク等としての用途にも期待が持た
れている。
【０００３】ダイヤモンドを合成する試みは古くから行
われ、1950年代には高圧合成法によって粒状のダイヤモ
ンドを合成することに成功している。しかし、上記のよ
うに半導体デバイス等として利用する場合には高純度で
大面積の単結晶が望まれるが、現在高圧合成法で得られ
るダイヤモンドは僅か数mm程度の板状か粒状の結晶だけ
である。又、高圧合成法は非常に高価な高圧発生装置を
必要とするため、単結晶の単価が極めて高価なものとな
ってしまう。
われ、1950年代には高圧合成法によって粒状のダイヤモ
ンドを合成することに成功している。しかし、上記のよ
うに半導体デバイス等として利用する場合には高純度で
大面積の単結晶が望まれるが、現在高圧合成法で得られ
るダイヤモンドは僅か数mm程度の板状か粒状の結晶だけ
である。又、高圧合成法は非常に高価な高圧発生装置を
必要とするため、単結晶の単価が極めて高価なものとな
ってしまう。
【０００４】一方で、半導体デバイス等に適したダイヤ
モンドの薄膜を形成するため、気相からの合成も盛んに
研究され、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、高周波プラズ
マＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法、アーク放電プラズマジェットＣＶＤ法のよう
な気相合成法により、ダイヤモンドの合成に成功したと
の報告もなされている。
モンドの薄膜を形成するため、気相からの合成も盛んに
研究され、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、高周波プラズ
マＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法、アーク放電プラズマジェットＣＶＤ法のよう
な気相合成法により、ダイヤモンドの合成に成功したと
の報告もなされている。
【０００５】しかし、上記の気相合成法によって単結晶
ダイヤモンド薄膜が得られるのは、天然のダイヤモンド
か、又は高圧合成法で合成した単結晶ダイヤモンド或は
閃亜鉛鉱型の窒化ホウ素単結晶（cBN）を基板とした場
合に限られている。従って、ダイヤモンド成長のための
基板そのものが極めて高価であり、更には大面積の基板
を得ることが難しく、半導体デバイス等の用途に適した
安価で大面積の単結晶ダイヤモンド基板を大量に製造す
ることはできなかった。
ダイヤモンド薄膜が得られるのは、天然のダイヤモンド
か、又は高圧合成法で合成した単結晶ダイヤモンド或は
閃亜鉛鉱型の窒化ホウ素単結晶（cBN）を基板とした場
合に限られている。従って、ダイヤモンド成長のための
基板そのものが極めて高価であり、更には大面積の基板
を得ることが難しく、半導体デバイス等の用途に適した
安価で大面積の単結晶ダイヤモンド基板を大量に製造す
ることはできなかった。
【０００６】又、上記のダイヤモンド及びcBN以外に
は、ケイ素（Si）や酸化アルミニウム（Al2O3）がダイ
ヤモンド成長用の基板として用いられているが、これら
の基板では多結晶のダイヤモンド膜か或はダイヤモンド
状炭素膜しか得られていない現状である。
は、ケイ素（Si）や酸化アルミニウム（Al2O3）がダイ
ヤモンド成長用の基板として用いられているが、これら
の基板では多結晶のダイヤモンド膜か或はダイヤモンド
状炭素膜しか得られていない現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
事情に鑑み、安価で大面積の基板を用いて気相合成法に
よりダイヤモンドを成長させ、半導体デバイス等の用途
に適した大面積の単結晶ダイヤモンド基板を大量且つ安
価に製造し、提供することを目的とする。
事情に鑑み、安価で大面積の基板を用いて気相合成法に
よりダイヤモンドを成長させ、半導体デバイス等の用途
に適した大面積の単結晶ダイヤモンド基板を大量且つ安
価に製造し、提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、単結晶炭化ケイ素の結晶面のう
ち炭素原子のみが現れる炭素原子面を成長用表面とする
基板を準備し、この成長用表面の炭素原子面上に気相合
成法により単結晶ダイヤモンド層を成長させることを特
徴とする方法により、ダイヤモンド基板を製造する。
め、本発明においては、単結晶炭化ケイ素の結晶面のう
ち炭素原子のみが現れる炭素原子面を成長用表面とする
基板を準備し、この成長用表面の炭素原子面上に気相合
成法により単結晶ダイヤモンド層を成長させることを特
徴とする方法により、ダイヤモンド基板を製造する。
【０００９】又、上記本発明方法によって製造されるダ
イヤモンド基板は、単結晶炭化ケイ素からなる基板と、
この基板の結晶面のうち炭素原子のみが現れる炭素原子
面の上に成長した単結晶ダイヤモンド層とを有するもの
である。
イヤモンド基板は、単結晶炭化ケイ素からなる基板と、
この基板の結晶面のうち炭素原子のみが現れる炭素原子
面の上に成長した単結晶ダイヤモンド層とを有するもの
である。
【００１０】
【作用】炭化ケイ素（SiC）基板は従来から使用されて
いたが、多結晶SiCを用いることが多く、単結晶SiCを用
いる場合でもどの結晶面をダイヤモンド成長用の表面と
するか確定されておらず、いずれの場合においても単結
晶ダイヤモンド層を安定的に得ることは困難とされてい
た。
いたが、多結晶SiCを用いることが多く、単結晶SiCを用
いる場合でもどの結晶面をダイヤモンド成長用の表面と
するか確定されておらず、いずれの場合においても単結
晶ダイヤモンド層を安定的に得ることは困難とされてい
た。
【００１１】本発明においてダイヤモンド層の成長に使
用する基板は、単結晶の炭化ケイ素であり、その結晶面
のうち炭素原子のみが現れる炭素原子面をダイヤモンド
成長用の表面とする。単結晶SiC基板の炭素原子面をダ
イヤモンド成長用の表面とすることにより、その表面上
に常に単結晶ダイヤモンド層がエピタキシャル成長する
ことが確認された。これは、基板表面の炭素原子と気相
中の炭素原子含有活性種とが化学的に結合しやすく、ダ
イヤモンドの核成長が促進されたためと考えられる。
用する基板は、単結晶の炭化ケイ素であり、その結晶面
のうち炭素原子のみが現れる炭素原子面をダイヤモンド
成長用の表面とする。単結晶SiC基板の炭素原子面をダ
イヤモンド成長用の表面とすることにより、その表面上
に常に単結晶ダイヤモンド層がエピタキシャル成長する
ことが確認された。これは、基板表面の炭素原子と気相
中の炭素原子含有活性種とが化学的に結合しやすく、ダ
イヤモンドの核成長が促進されたためと考えられる。
【００１２】単結晶SiCの結晶構造には、立方晶系に属
するものと六方晶系に属するものとがある。立方晶系の
SiCはダイヤモンド構造の炭素原子の半分を交互にケイ
素原子で置き換えた閃亜鉛鉱型構造であり、結晶面のう
ち（１００）面と（１１１）面に炭素原子のみ又はケイ
素原子のみが現れる。又、六方晶系のSiCはウルツ鉱型
構造であり、結晶面のうち（００１）面に炭素原子のみ
又はケイ素原子のみが現れる。しかし、立方晶系の（１
００）面は精度良く平滑に切り出すことが困難であるか
ら、立方晶系では（１１１）面を及び六方晶系では（０
０１）面を使用することが好ましい。
するものと六方晶系に属するものとがある。立方晶系の
SiCはダイヤモンド構造の炭素原子の半分を交互にケイ
素原子で置き換えた閃亜鉛鉱型構造であり、結晶面のう
ち（１００）面と（１１１）面に炭素原子のみ又はケイ
素原子のみが現れる。又、六方晶系のSiCはウルツ鉱型
構造であり、結晶面のうち（００１）面に炭素原子のみ
又はケイ素原子のみが現れる。しかし、立方晶系の（１
００）面は精度良く平滑に切り出すことが困難であるか
ら、立方晶系では（１１１）面を及び六方晶系では（０
０１）面を使用することが好ましい。
【００１３】尚、立方晶系の（１１１）面或は六方晶系
の（００１）面が、炭素原子のみが現れる炭素原子面で
あるか又はケイ素原子のみが現れるケイ素原子面である
かの判定は、硝酸カリウム等を用いたエッチングによる
表面状態（エッチングの程度）により、即ち炭素原子面
はケイ素原子面よりもエッチングされやすく、粗大な食
像が現れて表面が粗になることで判定できる。又、Ｘ線
回折による回折線の反射強度の違いによって炭素原子面
の同定を行うことも出来る。
の（００１）面が、炭素原子のみが現れる炭素原子面で
あるか又はケイ素原子のみが現れるケイ素原子面である
かの判定は、硝酸カリウム等を用いたエッチングによる
表面状態（エッチングの程度）により、即ち炭素原子面
はケイ素原子面よりもエッチングされやすく、粗大な食
像が現れて表面が粗になることで判定できる。又、Ｘ線
回折による回折線の反射強度の違いによって炭素原子面
の同定を行うことも出来る。
【００１４】又、立方晶系のSiCは格子定数が0.43596nm
であり、Siの格子定数0.5430nmに比べても、立方晶系で
あるダイヤモンドの格子定数0.3543nmに近い。このた
め、立方晶系SiC基板の炭素原子面上では、一層ダイヤ
モンドがエピタキシャル成長しやすいものと考えられ
る。
であり、Siの格子定数0.5430nmに比べても、立方晶系で
あるダイヤモンドの格子定数0.3543nmに近い。このた
め、立方晶系SiC基板の炭素原子面上では、一層ダイヤ
モンドがエピタキシャル成長しやすいものと考えられ
る。
【００１５】本発明で用いる単結晶SiC基板は、昇華法
やAcheson法又は熱ＣＶＤ法等の公知の方法により製造
できる。これらの方法により製造される単結晶SiC基板
は、従来の天然又は合成のダイヤモンドやcBNに比べ、
合成が容易であり、大面積化も可能であって、価格的に
も安価であると言う利点がある。
やAcheson法又は熱ＣＶＤ法等の公知の方法により製造
できる。これらの方法により製造される単結晶SiC基板
は、従来の天然又は合成のダイヤモンドやcBNに比べ、
合成が容易であり、大面積化も可能であって、価格的に
も安価であると言う利点がある。
【００１６】昇華法やAcheson法等で製造した六方晶系S
iCの場合には、インゴットから（００１）面を切り出す
ことにより、単結晶の六方晶SiC基板が得られる。又、
立方晶系SiCの場合は、熱ＣＶＤ法等によりSi基板の
（１１１）面上或は六方晶系SiC基板の（００１）面上
に成長させることによって、（１１１）面の単結晶の立
方晶SiC基板が得られる。その後それぞれの基板につい
て、上記のごとくエッチング等により炭素原子面を同定
又は確認すればよい。ただし、熱ＣＶＤ法等の基板とし
たSi基板は、後に除去して自立膜としての単結晶SiCの
みをダイヤモンド成長用の基板としても良いし、除去せ
ずそのままダイヤモンド成長用の基板とすることも可能
である。
iCの場合には、インゴットから（００１）面を切り出す
ことにより、単結晶の六方晶SiC基板が得られる。又、
立方晶系SiCの場合は、熱ＣＶＤ法等によりSi基板の
（１１１）面上或は六方晶系SiC基板の（００１）面上
に成長させることによって、（１１１）面の単結晶の立
方晶SiC基板が得られる。その後それぞれの基板につい
て、上記のごとくエッチング等により炭素原子面を同定
又は確認すればよい。ただし、熱ＣＶＤ法等の基板とし
たSi基板は、後に除去して自立膜としての単結晶SiCの
みをダイヤモンド成長用の基板としても良いし、除去せ
ずそのままダイヤモンド成長用の基板とすることも可能
である。
【００１７】本発明において上記単結晶SiC基板上に成
長する単結晶ダイヤモンド層は、良質な単結晶ないし双
晶を含む単結晶からなる。従って、ダイヤモンド層の表
面が極めて平滑であり、表面粗さ計による測定で表面粗
さ（Rmax）が膜厚の5％程度以下となっている。尚、単
結晶SiC基板との熱膨張係数の差によるダイヤモンド基
板の反りを防止するため、単結晶ダイヤモンド層の厚さ
は10μm以下とすることが好ましい。ただし、単結晶SiC
基板を後に除去し、単結晶ダイヤモンド層のみを自立膜
として用いる場合には、厚さが10μmを越えても良い。
長する単結晶ダイヤモンド層は、良質な単結晶ないし双
晶を含む単結晶からなる。従って、ダイヤモンド層の表
面が極めて平滑であり、表面粗さ計による測定で表面粗
さ（Rmax）が膜厚の5％程度以下となっている。尚、単
結晶SiC基板との熱膨張係数の差によるダイヤモンド基
板の反りを防止するため、単結晶ダイヤモンド層の厚さ
は10μm以下とすることが好ましい。ただし、単結晶SiC
基板を後に除去し、単結晶ダイヤモンド層のみを自立膜
として用いる場合には、厚さが10μmを越えても良い。
【００１８】又、単結晶ダイヤモンド層はその用途に応
じて、ノンドープ層でもドープ層でも良く、特に半導体
デバイスの能動層として用いる場合にはホウ素やリン等
の不純物をドーピングしたｐ型又はｎ型の半導体とす
る。
じて、ノンドープ層でもドープ層でも良く、特に半導体
デバイスの能動層として用いる場合にはホウ素やリン等
の不純物をドーピングしたｐ型又はｎ型の半導体とす
る。
【００１９】
【実施例１】公知の昇華法により六方晶SiC単結晶のイ
ンゴットを製造し、得られたインゴットから面方位（０
０１）で直径1インチの六方晶SiC単結晶ウエハーを切り
出した。この面方位（００１）のSiC単結晶ウエハーの
両面を硝酸カリウムでエッチングし、エッチング面の状
態からこの面が炭素原子面であることを確認した。その
後、この炭素原子面を研磨し、酸及び有機溶媒で洗浄し
てダイヤモンド成長用の基板とした。
ンゴットを製造し、得られたインゴットから面方位（０
０１）で直径1インチの六方晶SiC単結晶ウエハーを切り
出した。この面方位（００１）のSiC単結晶ウエハーの
両面を硝酸カリウムでエッチングし、エッチング面の状
態からこの面が炭素原子面であることを確認した。その
後、この炭素原子面を研磨し、酸及び有機溶媒で洗浄し
てダイヤモンド成長用の基板とした。
【００２０】図１に示すマイクロ波プラズマＣＶＤ装置
の反応チャンバー２内に上記成長用基板１を配置し、真
空にした反応チャンバー２内に反応ガスとしてCH4ガス1
sccmとH2ガス100sccmを同時に導入して、反応チャンバ
ー２内の圧力を7×103Paに調節した。この状態におい
て、2.45GHzのマイクロ波発生装置３から導波管４を通
して400Wのマイクロ波を反応チャンバー２内に供給する
ことにより、成長用基板１上に原料ガスのプラズマを形
成した。このとき基板温度は1070Kであり、成長用基板
１の上にダイヤモンド層を1μmの厚さに形成した。
の反応チャンバー２内に上記成長用基板１を配置し、真
空にした反応チャンバー２内に反応ガスとしてCH4ガス1
sccmとH2ガス100sccmを同時に導入して、反応チャンバ
ー２内の圧力を7×103Paに調節した。この状態におい
て、2.45GHzのマイクロ波発生装置３から導波管４を通
して400Wのマイクロ波を反応チャンバー２内に供給する
ことにより、成長用基板１上に原料ガスのプラズマを形
成した。このとき基板温度は1070Kであり、成長用基板
１の上にダイヤモンド層を1μmの厚さに形成した。
【００２１】得られたダイヤモンド層を高速反射電子線
回折法（以下RHEED法と略記）により解析した結果、双
晶を若干含んだ単結晶ダイヤモンドの（１１１）面であ
ることが分かった。又、このダイヤモンド層の表面粗さ
Rmaxは35nmであり、極めて平滑な表面であることが分か
った。
回折法（以下RHEED法と略記）により解析した結果、双
晶を若干含んだ単結晶ダイヤモンドの（１１１）面であ
ることが分かった。又、このダイヤモンド層の表面粗さ
Rmaxは35nmであり、極めて平滑な表面であることが分か
った。
【００２２】比較のため、成長用基板として面方位（１
００）の六方晶の単結晶SiC基板及び面方位（１１１）
の単結晶Si鏡面基板を用いた以外は上記実施例１と同様
にしてダイヤモンド層の形成を試みたが、いずれの場合
も極めて一部にダイヤモンドの粒子が観察されるのみ
で、単結晶ダイヤモンド層を得ることは出来なかった。
又、上記面方位（１１１）の単結晶Si鏡面基板を粒径20
〜40μmのダイヤモンド砥粒で傷付け処理した後、実施
例１と同様にダイヤモンド層を形成したところ厚さ1μm
のダイヤモンド層が得られたが、RHEED法によればスポ
ッティなリングパターンのみが得られ、多結晶ダイヤモ
ンドであることが確認された。
００）の六方晶の単結晶SiC基板及び面方位（１１１）
の単結晶Si鏡面基板を用いた以外は上記実施例１と同様
にしてダイヤモンド層の形成を試みたが、いずれの場合
も極めて一部にダイヤモンドの粒子が観察されるのみ
で、単結晶ダイヤモンド層を得ることは出来なかった。
又、上記面方位（１１１）の単結晶Si鏡面基板を粒径20
〜40μmのダイヤモンド砥粒で傷付け処理した後、実施
例１と同様にダイヤモンド層を形成したところ厚さ1μm
のダイヤモンド層が得られたが、RHEED法によればスポ
ッティなリングパターンのみが得られ、多結晶ダイヤモ
ンドであることが確認された。
【００２３】
【実施例２】面方位（１１１）の単結晶Si基板の上に、
公知の熱ＣＶＤ法によりSiCを形成させた。このSiCはRH
EED法により面方位（１１１）の立方晶SiC単結晶である
ことが分かった。その後、これをフッ硝酸に浸してSiを
エッチング除去し、SiCの自立膜を得た。この面方位
（１１１）のSiC単結晶を、実施例１と同様にしてこの
面が炭素原子面であることを確認し、この炭素原子面を
研磨し、酸及び有機溶媒で洗浄してダイヤモンド成長用
の基板とした。
公知の熱ＣＶＤ法によりSiCを形成させた。このSiCはRH
EED法により面方位（１１１）の立方晶SiC単結晶である
ことが分かった。その後、これをフッ硝酸に浸してSiを
エッチング除去し、SiCの自立膜を得た。この面方位
（１１１）のSiC単結晶を、実施例１と同様にしてこの
面が炭素原子面であることを確認し、この炭素原子面を
研磨し、酸及び有機溶媒で洗浄してダイヤモンド成長用
の基板とした。
【００２４】図２に示す熱フィラメントＣＶＤ装置の反
応チャンバー２内に上記成長用基板１を配置し、基板１
と対向して設置された熱フィラメント５を2273Kに加熱
すると共に、真空にした反応チャンバー２内に反応ガス
としてCH4ガス2sccmとH2ガス200sccmを同時に導入し
て、反応チャンバー２内の圧力を1×104Paに調節した。
尚、基板１と熱フィラメント５の距離を5mmとし、基板
温度が1120Kになるように基板背面を水冷した。この様
にして成長用基板１の上に厚さ10μmのダイヤモンド層
を形成した。得られたダイヤモンド層をRHEED法により
解析した結果、双晶を若干含んだ単結晶ダイヤモンドの
（１１１）面であることが分かった。
応チャンバー２内に上記成長用基板１を配置し、基板１
と対向して設置された熱フィラメント５を2273Kに加熱
すると共に、真空にした反応チャンバー２内に反応ガス
としてCH4ガス2sccmとH2ガス200sccmを同時に導入し
て、反応チャンバー２内の圧力を1×104Paに調節した。
尚、基板１と熱フィラメント５の距離を5mmとし、基板
温度が1120Kになるように基板背面を水冷した。この様
にして成長用基板１の上に厚さ10μmのダイヤモンド層
を形成した。得られたダイヤモンド層をRHEED法により
解析した結果、双晶を若干含んだ単結晶ダイヤモンドの
（１１１）面であることが分かった。
【００２５】比較のため、成長用基板として面方位（１
１０）の立方晶の単結晶SiC基板及び面方位（１１１）
の単結晶Si鏡面基板を用いた以外は上記実施例２と同様
にしてダイヤモンド層の形成を試みたが、いずれの場合
も極めて一部にダイヤモンドの粒子が観察されるのみ
で、単結晶ダイヤモンド層を得ることは出来なかった。
又、上記面方位（１１１）の単結晶Si鏡面基板を粒径20
〜40μmのダイヤモンド砥粒で傷付け処理した後、実施
例２と同様にダイヤモンド層を形成したところ厚さ10μ
mのダイヤモンド層が得られたが、RHEED法により多結晶
ダイヤモンドであることが確認された。
１０）の立方晶の単結晶SiC基板及び面方位（１１１）
の単結晶Si鏡面基板を用いた以外は上記実施例２と同様
にしてダイヤモンド層の形成を試みたが、いずれの場合
も極めて一部にダイヤモンドの粒子が観察されるのみ
で、単結晶ダイヤモンド層を得ることは出来なかった。
又、上記面方位（１１１）の単結晶Si鏡面基板を粒径20
〜40μmのダイヤモンド砥粒で傷付け処理した後、実施
例２と同様にダイヤモンド層を形成したところ厚さ10μ
mのダイヤモンド層が得られたが、RHEED法により多結晶
ダイヤモンドであることが確認された。
【００２６】
【実施例３】実施例１と同様に、公知の昇華法により製
造した六方晶SiC単結晶のインゴットから切り出した面
方位（００１）のSiC単結晶ウエハーの両面を硝酸カリ
ウムでエッチングし、エッチング面の状態からこの面が
炭素原子面であることを確認し、この炭素原子面を研磨
し、酸及び有機溶媒で洗浄してダイヤモンド成長用の基
板とした。
造した六方晶SiC単結晶のインゴットから切り出した面
方位（００１）のSiC単結晶ウエハーの両面を硝酸カリ
ウムでエッチングし、エッチング面の状態からこの面が
炭素原子面であることを確認し、この炭素原子面を研磨
し、酸及び有機溶媒で洗浄してダイヤモンド成長用の基
板とした。
【００２７】図３に示す有磁場マイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置の反応チャンバー２内に上記成長用基板１を配置
し、真空にした反応チャンバー２内に反応ガスとしてCH
4ガス4sccmとH2ガス200sccmを同時に導入して、反応チ
ャンバー２内の圧力を10Paに調節した。この状態におい
て、2.45GHzのマイクロ波発生装置３から導波管４を通
して400Wのマイクロ波を反応チャンバー２内に供給する
と同時に、磁場発生用コイル６により875Gの磁場を印加
することにより、有磁場の下で成長用基板１上に原料ガ
スのプラズマを形成した。このとき基板温度は1000Kで
あり、成長用基板１の上にダイヤモンド層を10μmの厚
さに形成した。得られたダイヤモンド層をRHEED法によ
り解析した結果、双晶を若干含んだ単結晶ダイヤモンド
の（１１１）面であることが分かった。
Ｄ装置の反応チャンバー２内に上記成長用基板１を配置
し、真空にした反応チャンバー２内に反応ガスとしてCH
4ガス4sccmとH2ガス200sccmを同時に導入して、反応チ
ャンバー２内の圧力を10Paに調節した。この状態におい
て、2.45GHzのマイクロ波発生装置３から導波管４を通
して400Wのマイクロ波を反応チャンバー２内に供給する
と同時に、磁場発生用コイル６により875Gの磁場を印加
することにより、有磁場の下で成長用基板１上に原料ガ
スのプラズマを形成した。このとき基板温度は1000Kで
あり、成長用基板１の上にダイヤモンド層を10μmの厚
さに形成した。得られたダイヤモンド層をRHEED法によ
り解析した結果、双晶を若干含んだ単結晶ダイヤモンド
の（１１１）面であることが分かった。
【００２８】比較のため、成長用基板として面方位（１
００）の六方晶の単結晶SiC基板及び面方位（００１）
の単結晶Al2O3鏡面基板を用いた以外は上記実施例３と
同様にしてダイヤモンド層の形成を試みたが、いずれの
場合も極めて一部にダイヤモンドの粒子が観察されるの
みで、単結晶ダイヤモンド層を得ることは出来なかっ
た。又、上記面方位（００１）の単結晶Al2O3鏡面基板
を粒径20〜40μmのダイヤモンド砥粒で傷付け処理した
後、実施例３と同様にダイヤモンド層を形成したところ
厚さ10μmのダイヤモンド層が得られたが、RHEED法によ
り多結晶ダイヤモンドであることが確認された。
００）の六方晶の単結晶SiC基板及び面方位（００１）
の単結晶Al2O3鏡面基板を用いた以外は上記実施例３と
同様にしてダイヤモンド層の形成を試みたが、いずれの
場合も極めて一部にダイヤモンドの粒子が観察されるの
みで、単結晶ダイヤモンド層を得ることは出来なかっ
た。又、上記面方位（００１）の単結晶Al2O3鏡面基板
を粒径20〜40μmのダイヤモンド砥粒で傷付け処理した
後、実施例３と同様にダイヤモンド層を形成したところ
厚さ10μmのダイヤモンド層が得られたが、RHEED法によ
り多結晶ダイヤモンドであることが確認された。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、半導体デバイス等の用
途に適した大面積の単結晶ダイヤモンド基板を大量且つ
安価に製造し、提供することが出来る。
途に適した大面積の単結晶ダイヤモンド基板を大量且つ
安価に製造し、提供することが出来る。
【図１】本発明の実施に用いるマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置の概略説明図である。
Ｄ装置の概略説明図である。
【図２】本発明の実施に用いる熱フィラメントＣＶＤ装
置の概略説明図である。
置の概略説明図である。
【図３】本発明の実施に用いる有磁場マイクロ波プラズ
マＣＶＤ装置の概略説明図である。
マＣＶＤ装置の概略説明図である。
１ 成長用基板 ２ 反応チャンバー ３ マイクロ波発生装置 ４ 導波管 ５ 熱フィラメント ６ 磁場発生用コイル
Claims (2)
- 【請求項１】 単結晶炭化ケイ素からなる基板と、この
基板の結晶面のうち炭素原子のみが現れる炭素原子面の
上に成長した単結晶ダイヤモンド層とを有するダイヤモ
ンド基板。 - 【請求項２】 単結晶炭化ケイ素の結晶面のうち炭素原
子のみが現れる炭素原子面を成長用表面とする基板を準
備し、この成長用表面の炭素原子面上に気相合成法によ
り単結晶ダイヤモンド層を成長させることを特徴とする
ダイヤモンド基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28393891A JPH05102047A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | ダイヤモンド基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28393891A JPH05102047A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | ダイヤモンド基板及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05102047A true JPH05102047A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17672165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28393891A Pending JPH05102047A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | ダイヤモンド基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05102047A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005510056A (ja) * | 2001-11-13 | 2005-04-14 | エレメント シックス リミテッド | 積層構造物 |
| KR20060113450A (ko) * | 2005-04-27 | 2006-11-02 | 키니크 컴퍼니 | 다이아몬드 기판 및 이의 제조 방법 |
-
1991
- 1991-10-04 JP JP28393891A patent/JPH05102047A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005510056A (ja) * | 2001-11-13 | 2005-04-14 | エレメント シックス リミテッド | 積層構造物 |
| JP2010272879A (ja) * | 2001-11-13 | 2010-12-02 | Element Six Ltd | 積層構造物 |
| KR20060113450A (ko) * | 2005-04-27 | 2006-11-02 | 키니크 컴퍼니 | 다이아몬드 기판 및 이의 제조 방법 |
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