JPH11255599A - 単結晶ダイヤモンド合成用基板 - Google Patents
単結晶ダイヤモンド合成用基板Info
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- JPH11255599A JPH11255599A JP10060222A JP6022298A JPH11255599A JP H11255599 A JPH11255599 A JP H11255599A JP 10060222 A JP10060222 A JP 10060222A JP 6022298 A JP6022298 A JP 6022298A JP H11255599 A JPH11255599 A JP H11255599A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大面積の単結晶ダイヤモンド膜を低コストで
合成することを可能とする単結晶ダイヤモンド合成用基
板を提供する。 【解決手段】 単結晶ダイヤモンド合成用基板は、表面
が（１１１）面の単結晶シリコン基体４と、この基体４
上に形成され表面が（０００１）面の単結晶サファイア
層５と、この単結晶サファイア層５上に形成され表面が
（１１１）面の単結晶白金層６とを有する。基体と単結
晶サファイア層との間に、表面が立方晶（１１１）面又
は六方晶（０００１）面である単結晶炭化珪素層を形成
してもよい。
合成することを可能とする単結晶ダイヤモンド合成用基
板を提供する。 【解決手段】 単結晶ダイヤモンド合成用基板は、表面
が（１１１）面の単結晶シリコン基体４と、この基体４
上に形成され表面が（０００１）面の単結晶サファイア
層５と、この単結晶サファイア層５上に形成され表面が
（１１１）面の単結晶白金層６とを有する。基体と単結
晶サファイア層との間に、表面が立方晶（１１１）面又
は六方晶（０００１）面である単結晶炭化珪素層を形成
してもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はトランジスタ、ダイ
オード、各種センサ等の電子装置、ヒートシンク、表面
弾性波素子、Ｘ線窓、光学関連材料、耐摩耗材料、装飾
材料及びそのコーティング材等に使用される単結晶ダイ
ヤモンド膜を気相合成する際に使用する単結晶ダイヤモ
ンド合成用基板に関する。
オード、各種センサ等の電子装置、ヒートシンク、表面
弾性波素子、Ｘ線窓、光学関連材料、耐摩耗材料、装飾
材料及びそのコーティング材等に使用される単結晶ダイ
ヤモンド膜を気相合成する際に使用する単結晶ダイヤモ
ンド合成用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは耐熱性が優れており、バ
ンドギャップが５．５ｅＶと大きく、通常は絶縁体であ
るが、不純物のドーピングにより半導体化できる。ま
た、絶縁破壊電圧及び飽和ドリフト速度が大きく、誘電
率が小さいという優れた電気的特性を有する。このよう
な利点により、ダイヤモンドは高温、高周波及び高電界
用の電子デバイス及びセンサ用材料として期待されてい
る。
ンドギャップが５．５ｅＶと大きく、通常は絶縁体であ
るが、不純物のドーピングにより半導体化できる。ま
た、絶縁破壊電圧及び飽和ドリフト速度が大きく、誘電
率が小さいという優れた電気的特性を有する。このよう
な利点により、ダイヤモンドは高温、高周波及び高電界
用の電子デバイス及びセンサ用材料として期待されてい
る。
【０００３】また、ダイヤモンドのバンドギャップが大
きいことを利用した紫外線等の短波長領域に対応する光
センサ及び発光素子への応用、熱伝導率が大きく、比熱
が小さいことを利用した放熱基板材料、物質中で最も硬
いという特性を生かした表面弾性波素子への応用、高い
光透過性及び屈折率を利用したＸ線窓及び光学材料への
適用等が進められている。
きいことを利用した紫外線等の短波長領域に対応する光
センサ及び発光素子への応用、熱伝導率が大きく、比熱
が小さいことを利用した放熱基板材料、物質中で最も硬
いという特性を生かした表面弾性波素子への応用、高い
光透過性及び屈折率を利用したＸ線窓及び光学材料への
適用等が進められている。
【０００４】これらの種々の用途において、ダイヤモン
ドの特性を最大限に活用するためには、結晶の構造欠陥
を低減した高品質の単結晶を合成することが必要であ
る。
ドの特性を最大限に活用するためには、結晶の構造欠陥
を低減した高品質の単結晶を合成することが必要であ
る。
【０００５】そこで、本発明者等は単結晶のダイヤモン
ド膜を大面積で低コストで気相合成する方法を提案した
（特開平８−１５１２９６号公報）。この従来方法にお
いては、白金の（１１１）結晶面を基板として気相合成
で単結晶ダイヤモンド膜を得るものである。この方法に
より合成されるダイヤモンド膜は表面で結晶間の融合が
自発的に進行し、平滑な表面が得られる。
ド膜を大面積で低コストで気相合成する方法を提案した
（特開平８−１５１２９６号公報）。この従来方法にお
いては、白金の（１１１）結晶面を基板として気相合成
で単結晶ダイヤモンド膜を得るものである。この方法に
より合成されるダイヤモンド膜は表面で結晶間の融合が
自発的に進行し、平滑な表面が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来方法は従前よりも大面積且つ低コストの単結晶ダイ
ヤモンド膜を形成できたものの、一般的に、ダイヤモン
ド膜の基板となる白金単結晶はチョコラルスキー法（Cz
ochralski法）により製造されるため、従来方法により
製造される白金単結晶基板はなお高価であり、得られる
単結晶の面積も高々２５ｍｍ径に止まるものであり、近
時の更に一層の大面積且つ低コストの要求を満足できる
ものではなかった。
従来方法は従前よりも大面積且つ低コストの単結晶ダイ
ヤモンド膜を形成できたものの、一般的に、ダイヤモン
ド膜の基板となる白金単結晶はチョコラルスキー法（Cz
ochralski法）により製造されるため、従来方法により
製造される白金単結晶基板はなお高価であり、得られる
単結晶の面積も高々２５ｍｍ径に止まるものであり、近
時の更に一層の大面積且つ低コストの要求を満足できる
ものではなかった。
【０００７】また、本願発明者等はこの白金単結晶の膜
をチタン酸ストロンチウム単結晶上に形成することによ
り、更に大面積の単結晶ダイヤモンド膜を形成できるこ
とを見出し、既に特許出願した（特開平８−１５１２９
５号公報）。しかし、この方法においても、得られる単
結晶膜の面積は最大で５０ｍｍ角である。近時の要求を
満足し、電子デバイスの分野で単結晶ダイヤモンド膜を
実用化するためには、更に一層低コストで大面積の単結
晶ダイヤモンド膜を合成することが必要である。
をチタン酸ストロンチウム単結晶上に形成することによ
り、更に大面積の単結晶ダイヤモンド膜を形成できるこ
とを見出し、既に特許出願した（特開平８−１５１２９
５号公報）。しかし、この方法においても、得られる単
結晶膜の面積は最大で５０ｍｍ角である。近時の要求を
満足し、電子デバイスの分野で単結晶ダイヤモンド膜を
実用化するためには、更に一層低コストで大面積の単結
晶ダイヤモンド膜を合成することが必要である。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、大面積の単結晶ダイヤモンド膜を低コスト
で合成することを可能とする単結晶ダイヤモンド合成用
基板を提供することを目的とする。
のであって、大面積の単結晶ダイヤモンド膜を低コスト
で合成することを可能とする単結晶ダイヤモンド合成用
基板を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る単結晶ダイ
ヤモンド合成用基板は、単結晶シリコン基体と、この基
体上に形成された単結晶サファイア層と、前記単結晶サ
ファイア層上に形成された単結晶白金層とを有すること
を特徴とする。
ヤモンド合成用基板は、単結晶シリコン基体と、この基
体上に形成された単結晶サファイア層と、前記単結晶サ
ファイア層上に形成された単結晶白金層とを有すること
を特徴とする。
【００１０】この単結晶ダイヤモンド合成用基板におい
て、前記単結晶シリコン基体の表面は（１１１）面であ
り、前記単結晶サファイア層の表面は（０００１）面で
あり、前記単結晶白金層の表面は（１１１）であること
が好ましい。
て、前記単結晶シリコン基体の表面は（１１１）面であ
り、前記単結晶サファイア層の表面は（０００１）面で
あり、前記単結晶白金層の表面は（１１１）であること
が好ましい。
【００１１】また、前記単結晶シリコン基体と、前記単
結晶サファイア層との間に、表面が立方晶（１１１）面
又は六方晶（０００１）面である単結晶炭化珪素層を形
成することもできる。
結晶サファイア層との間に、表面が立方晶（１１１）面
又は六方晶（０００１）面である単結晶炭化珪素層を形
成することもできる。
【００１２】本発明に係る他の単結晶ダイヤモンド合成
用基板は、表面が立方晶（１１１）面又は六方晶（００
０１）面である単結晶炭化珪素基体と、この単結晶炭化
珪素基体の上に形成され表面が（０００１）面である単
結晶サファイア層と、この単結晶サファイア層の上に形
成され表面が（１１１）面である単結晶白金層とを有す
ることを特徴とする。
用基板は、表面が立方晶（１１１）面又は六方晶（００
０１）面である単結晶炭化珪素基体と、この単結晶炭化
珪素基体の上に形成され表面が（０００１）面である単
結晶サファイア層と、この単結晶サファイア層の上に形
成され表面が（１１１）面である単結晶白金層とを有す
ることを特徴とする。
【００１３】これらの単結晶ダイヤモンド合成用基板に
おいて、前記単結晶白金層の厚さが０．０１μｍ以上１
μｍ未満であるか、又は１乃至１０μｍであるように構
成することができる。
おいて、前記単結晶白金層の厚さが０．０１μｍ以上１
μｍ未満であるか、又は１乃至１０μｍであるように構
成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明
の第１実施例に係る単結晶ダイヤモンド合成用基板を示
す断面図である。本実施例の単結晶ダイヤモンド合成用
基板においては、単結晶シリコン基体１上に単結晶サフ
ァイア層２が形成されており、このサファイア層２上に
単結晶白金層３が形成されている。
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明
の第１実施例に係る単結晶ダイヤモンド合成用基板を示
す断面図である。本実施例の単結晶ダイヤモンド合成用
基板においては、単結晶シリコン基体１上に単結晶サフ
ァイア層２が形成されており、このサファイア層２上に
単結晶白金層３が形成されている。
【００１５】本実施例においては、単結晶サファイア層
２上に単結晶白金層３を形成するから、ダイヤモンド膜
形成の基体となる単結晶白金層３を大面積で且つ低コス
トで形成することができる。このため、この単結晶白金
層３上に大面積の単結晶ダイヤモンド膜を形成すること
ができ、単結晶ダイヤモンド膜の形成用基板として極め
て有用である。
２上に単結晶白金層３を形成するから、ダイヤモンド膜
形成の基体となる単結晶白金層３を大面積で且つ低コス
トで形成することができる。このため、この単結晶白金
層３上に大面積の単結晶ダイヤモンド膜を形成すること
ができ、単結晶ダイヤモンド膜の形成用基板として極め
て有用である。
【００１６】また、図２は本発明の第２実施例に係る単
結晶ダイヤモンド合成用基板を示す断面図である。本実
施例においても、単結晶シリコン基体４上に、単結晶サ
ファイア層５が形成されており、この単結晶サファイア
層５上に単結晶白金層６が形成されている。而して、本
実施例においては、単結晶シリコン基体４の表面は（１
１１）面であり、単結晶サファイア層５の表面は（００
０１）面であり、単結晶白金層６の表面は（１１１）面
である。
結晶ダイヤモンド合成用基板を示す断面図である。本実
施例においても、単結晶シリコン基体４上に、単結晶サ
ファイア層５が形成されており、この単結晶サファイア
層５上に単結晶白金層６が形成されている。而して、本
実施例においては、単結晶シリコン基体４の表面は（１
１１）面であり、単結晶サファイア層５の表面は（００
０１）面であり、単結晶白金層６の表面は（１１１）面
である。
【００１７】このように、各層の表面方位を規定するこ
とにより、より一層大面積の単結晶ダイヤモンド膜を形
成することができる。即ち、単結晶ダイヤモンド膜に直
接接する白金層５であるが、白金（１１１）単結晶はサ
ファイア（０００１）上にスパッタ法などで蒸着形成で
きる（B. M. Lairson: M. R. Visokay, R. Sinclair,S.
Hagstrom and B. M. Clemens; Applied Physics Lette
rs, 61(1992)P1390）。サファイア層５は大型単結晶を
人工的に作製できるので、これ自体も有用な単結晶ダイ
ヤモンド合成用の基板であるが、ダイヤモンドを電子デ
バイス材料として使用することまで含めて考えると、シ
リコンウエハをプラットフォームとした方が好ましい。
とにより、より一層大面積の単結晶ダイヤモンド膜を形
成することができる。即ち、単結晶ダイヤモンド膜に直
接接する白金層５であるが、白金（１１１）単結晶はサ
ファイア（０００１）上にスパッタ法などで蒸着形成で
きる（B. M. Lairson: M. R. Visokay, R. Sinclair,S.
Hagstrom and B. M. Clemens; Applied Physics Lette
rs, 61(1992)P1390）。サファイア層５は大型単結晶を
人工的に作製できるので、これ自体も有用な単結晶ダイ
ヤモンド合成用の基板であるが、ダイヤモンドを電子デ
バイス材料として使用することまで含めて考えると、シ
リコンウエハをプラットフォームとした方が好ましい。
【００１８】従って、サファイア層５を如何にしてシリ
コン基体４上に形成するかが課題となる。サファイアを
シリコン上に形成する技術は、一般にＳＯＩ（Silicon-
on-insulator）又はＳＯＳ（Silicon-on-sapphire）と
いわれる半導体集積回路形成用基板の作成に関連して広
く知られている。しかし、この技術では、サファイアは
多結晶である場合が殆どであり、サファイアを単結晶と
する場合も基体となるシリコン表面が（１１１）面でな
く、（１００）面であり、更にサファイア自体もγ−サ
ファイアといわれる立方体結晶である（M. Ishida, K.
Sawada, S. Yamaguchi, T. Nakamura and T. Suzaki; A
pplied Physics Letters, 55(1989)P556）。このため、
本発明で必要とする白金（１１１）単結晶層の形成には
役にたたない。
コン基体４上に形成するかが課題となる。サファイアを
シリコン上に形成する技術は、一般にＳＯＩ（Silicon-
on-insulator）又はＳＯＳ（Silicon-on-sapphire）と
いわれる半導体集積回路形成用基板の作成に関連して広
く知られている。しかし、この技術では、サファイアは
多結晶である場合が殆どであり、サファイアを単結晶と
する場合も基体となるシリコン表面が（１１１）面でな
く、（１００）面であり、更にサファイア自体もγ−サ
ファイアといわれる立方体結晶である（M. Ishida, K.
Sawada, S. Yamaguchi, T. Nakamura and T. Suzaki; A
pplied Physics Letters, 55(1989)P556）。このため、
本発明で必要とする白金（１１１）単結晶層の形成には
役にたたない。
【００１９】そこで、我々はサファイア（０００１）単
結晶層５を如何にしてシリコン基体４上に形成するかを
実験的に検討した。その結果、単結晶サファイア層５、
シリコン（１１１）基体４上に、熱ＣＶＤ（Cemical Va
por Deposition）、プラズマＣＶＤ及びレーザーアブレ
ーション等の方法により形成することができることを見
いだした。そして、サファイア層５を蒸着する際、シリ
コン表面の温度を１３５０乃至１４１０℃に保つことに
より、熱力学的にも最も安定なα−サファイアが形成さ
れ、更にシリコン（１１１）を基板とすることで、α−
サファイア（０００１）層がエピタキシャル成長する。
結晶層５を如何にしてシリコン基体４上に形成するかを
実験的に検討した。その結果、単結晶サファイア層５、
シリコン（１１１）基体４上に、熱ＣＶＤ（Cemical Va
por Deposition）、プラズマＣＶＤ及びレーザーアブレ
ーション等の方法により形成することができることを見
いだした。そして、サファイア層５を蒸着する際、シリ
コン表面の温度を１３５０乃至１４１０℃に保つことに
より、熱力学的にも最も安定なα−サファイアが形成さ
れ、更にシリコン（１１１）を基板とすることで、α−
サファイア（０００１）層がエピタキシャル成長する。
【００２０】これにより、本実施例においては、単結晶
白金層６をより大面積で形成することができ、単結晶ダ
イヤモンドを単結晶白金層６上に大面積で形成すること
を可能とする。
白金層６をより大面積で形成することができ、単結晶ダ
イヤモンドを単結晶白金層６上に大面積で形成すること
を可能とする。
【００２１】更に、図３は本発明の第３実施例を示す断
面図である。本実施例においては、表面が（１１１）面
の単結晶シリコン基体７上に、表面が（１１１）又は
（０００１）面である単結晶炭化珪素層８が形成されて
おり、この単結晶炭化珪素層８上に表面が（０００１）
面のサファイア層９が形成されている。そして、この単
結晶サファイア層９上に表面が（１１１）面の単結晶シ
リコン層１０が形成されている。
面図である。本実施例においては、表面が（１１１）面
の単結晶シリコン基体７上に、表面が（１１１）又は
（０００１）面である単結晶炭化珪素層８が形成されて
おり、この単結晶炭化珪素層８上に表面が（０００１）
面のサファイア層９が形成されている。そして、この単
結晶サファイア層９上に表面が（１１１）面の単結晶シ
リコン層１０が形成されている。
【００２２】このように、サファイア（０００１）層９
とシリコン（１１１）基体７との間に、炭化珪素層８を
挿入すると、結晶性が優れたサファイア（０００１）単
結晶層９が得られる。これは、炭化珪素層８がサファイ
ア層９とシリコン基体７との間の格子定数の違いを緩和
するように作用したためである。サファイア層９の（０
００１）面と、シリコン基体７の（１１１）面の原子間
距離は夫々４．７６Å及び３．８４Åであるのに対し、
立法晶炭化珪素層８の場合は３．０８Åである。一見す
ると、炭化珪素層８の存在は格子定数の差異を拡大する
ように思われるが、結晶構造の周期性を考慮すると、炭
化珪素層８の３周期に対してサファイア層９の２周期が
ほぼ対応する（格子不整合＝３％）ため、格子間の歪み
は図２の実施例のようにサファイア層をシリコン基体上
に直接形成する場合に比べて低減するのである。
とシリコン（１１１）基体７との間に、炭化珪素層８を
挿入すると、結晶性が優れたサファイア（０００１）単
結晶層９が得られる。これは、炭化珪素層８がサファイ
ア層９とシリコン基体７との間の格子定数の違いを緩和
するように作用したためである。サファイア層９の（０
００１）面と、シリコン基体７の（１１１）面の原子間
距離は夫々４．７６Å及び３．８４Åであるのに対し、
立法晶炭化珪素層８の場合は３．０８Åである。一見す
ると、炭化珪素層８の存在は格子定数の差異を拡大する
ように思われるが、結晶構造の周期性を考慮すると、炭
化珪素層８の３周期に対してサファイア層９の２周期が
ほぼ対応する（格子不整合＝３％）ため、格子間の歪み
は図２の実施例のようにサファイア層をシリコン基体上
に直接形成する場合に比べて低減するのである。
【００２３】図４は本発明の第４実施例を示す断面図で
ある。本実施例は、シリコン基体を省略したものであ
る。即ち表面が（１１１）面（立方晶）又は（０００
１）面（六方晶）の炭化珪素基体１１の上に、表面が
（０００１）面のサファイア層１２及び表面が（１１
１）面の白金層１３が形成されている。
ある。本実施例は、シリコン基体を省略したものであ
る。即ち表面が（１１１）面（立方晶）又は（０００
１）面（六方晶）の炭化珪素基体１１の上に、表面が
（０００１）面のサファイア層１２及び表面が（１１
１）面の白金層１３が形成されている。
【００２４】このように、炭化珪素を基体としても図３
と同様の効果を奏する単結晶合成用基板を得ることがで
きる。
と同様の効果を奏する単結晶合成用基板を得ることがで
きる。
【００２５】而して、これらの各実施例において、白金
層の膜厚はダイヤモンドの合成時に重要な作用を及ぼ
す。この白金層の膜厚が０．０１μｍ以上１μｍ未満で
あると、白金の特性が作用してダイヤモンドが自発的に
融合し、粒界が消滅するため、単結晶化する。同時に、
ダイヤモンド合成の還元雰囲気化で白金は徐々に昇華す
るため、結果的にダイヤモンドはサファイア層の表面の
結晶構造を反映して方位整合し、単結晶となる。このよ
うに白金の膜厚を０．０１μｍ以上１μｍ未満とする
と、白金の結晶性の乱れに影響されずにダイヤモンドを
合成できる利点がある。
層の膜厚はダイヤモンドの合成時に重要な作用を及ぼ
す。この白金層の膜厚が０．０１μｍ以上１μｍ未満で
あると、白金の特性が作用してダイヤモンドが自発的に
融合し、粒界が消滅するため、単結晶化する。同時に、
ダイヤモンド合成の還元雰囲気化で白金は徐々に昇華す
るため、結果的にダイヤモンドはサファイア層の表面の
結晶構造を反映して方位整合し、単結晶となる。このよ
うに白金の膜厚を０．０１μｍ以上１μｍ未満とする
と、白金の結晶性の乱れに影響されずにダイヤモンドを
合成できる利点がある。
【００２６】一方、白金の膜厚を１乃至１０μｍとする
と、白金は上述とは異なる作用を奏する。この場合、白
金膜は十分厚いので、ダイヤモンド膜の合成後も残存す
る。ダイヤモンド膜は白金の結晶構造を反映して単結晶
となる。ダイヤモンド膜とサファイア層とは熱膨張率が
大きく異なるので、通常８５０〜９５０℃の範囲で実施
されるダイヤモンド膜の合成後、ウエハを室温に戻す
と、内部応力によりダイヤモンドが剥離・破損してしま
う。しかし、ダイヤモンドとサファイアとの間に十分厚
い白金層が存在する場合には、これが応力緩和層として
作用し、ダイヤモンドの剥離・破損の問題を回避でき
る。
と、白金は上述とは異なる作用を奏する。この場合、白
金膜は十分厚いので、ダイヤモンド膜の合成後も残存す
る。ダイヤモンド膜は白金の結晶構造を反映して単結晶
となる。ダイヤモンド膜とサファイア層とは熱膨張率が
大きく異なるので、通常８５０〜９５０℃の範囲で実施
されるダイヤモンド膜の合成後、ウエハを室温に戻す
と、内部応力によりダイヤモンドが剥離・破損してしま
う。しかし、ダイヤモンドとサファイアとの間に十分厚
い白金層が存在する場合には、これが応力緩和層として
作用し、ダイヤモンドの剥離・破損の問題を回避でき
る。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の効果を実証するために、実際
に本発明の実施例に係る単結晶ダイヤモンド膜合成用基
板を製造してその特定を評価した結果について説明す
る。実施例１ シリコン（１１１）を基体として熱ＣＶＤ法によりサフ
ァイア（０００１）層を作製した。基板温度を１４００
℃に保持し、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（Ｃ
Ｈ3）3）を原料ガスとした。サファイアの単結晶はＲＨ
ＥＥＤ（Reflection High-Energy Electron Diffractio
n）で確認した。更に、サファイア表面にスパッタ法で
白金層を０．０１μｍの厚さに蒸着した。蒸着時の基板
温度は５００℃とした。
に本発明の実施例に係る単結晶ダイヤモンド膜合成用基
板を製造してその特定を評価した結果について説明す
る。実施例１ シリコン（１１１）を基体として熱ＣＶＤ法によりサフ
ァイア（０００１）層を作製した。基板温度を１４００
℃に保持し、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（Ｃ
Ｈ3）3）を原料ガスとした。サファイアの単結晶はＲＨ
ＥＥＤ（Reflection High-Energy Electron Diffractio
n）で確認した。更に、サファイア表面にスパッタ法で
白金層を０．０１μｍの厚さに蒸着した。蒸着時の基板
温度は５００℃とした。
【００２８】これを基板としてダイヤモンドを気相合成
した。グラファイトをターゲットとし、２００ｍＴｏｒ
ｒの酸素ガス雰囲気中で、ＫｒＦエキシマレザーを用い
てレーザアブレーションにより炭素を飛散させた。４時
間の合成後、基板を取り出し、Ｘ線回折とＳＥＭ（Scan
ning Electron Microscopy）でダイヤモンド（１１１）
が形成されたことを確認した。実施例２ シラン（ＳｉＨ4）とエチレン（Ｃ2Ｈ4）を原料として
熱ＣＶＤ法でシリコン（１１１）表面に立方晶炭化珪素
を形成した。これを基板として、ＭＢＥ（Molecule Bea
m Epitaxy）法によりサファイア（０００１）膜を作製
した。トリメチルアルミニウムをＡｌ源、亜酸化窒素
（Ｎ2Ｏ）を酸素源とし、基板温度は１４００℃に保持
した。更に、サファイア表面スパッタ法で白金を１μｍ
蒸着した。蒸着時の基板温度は４００℃とした。
した。グラファイトをターゲットとし、２００ｍＴｏｒ
ｒの酸素ガス雰囲気中で、ＫｒＦエキシマレザーを用い
てレーザアブレーションにより炭素を飛散させた。４時
間の合成後、基板を取り出し、Ｘ線回折とＳＥＭ（Scan
ning Electron Microscopy）でダイヤモンド（１１１）
が形成されたことを確認した。実施例２ シラン（ＳｉＨ4）とエチレン（Ｃ2Ｈ4）を原料として
熱ＣＶＤ法でシリコン（１１１）表面に立方晶炭化珪素
を形成した。これを基板として、ＭＢＥ（Molecule Bea
m Epitaxy）法によりサファイア（０００１）膜を作製
した。トリメチルアルミニウムをＡｌ源、亜酸化窒素
（Ｎ2Ｏ）を酸素源とし、基板温度は１４００℃に保持
した。更に、サファイア表面スパッタ法で白金を１μｍ
蒸着した。蒸着時の基板温度は４００℃とした。
【００２９】これを基板としてダイヤモンドを気相合成
した。基板表面を予めダイヤモンドパウダー懸濁液中で
超音波処理した上で、メタン（ＣＨ4）を原料ガスとし
て１０時間のマイクロ波ＣＶＤを行ったところ、（１１
１）ダイヤモンド膜が合成されたことを確認した。実施例３ 六法晶炭化珪素（０００１）ウエハを基板として、実施
例１と同様に、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（Ｃ
Ｈ3）3）を原料ガスとし、基板温度を１４００℃でサフ
ァイア（０００１）膜を作製した。その後、サファイア
表面にスパッタ法で、白金を５μｍ蒸着した。蒸着時の
基板温度は６００℃とした。
した。基板表面を予めダイヤモンドパウダー懸濁液中で
超音波処理した上で、メタン（ＣＨ4）を原料ガスとし
て１０時間のマイクロ波ＣＶＤを行ったところ、（１１
１）ダイヤモンド膜が合成されたことを確認した。実施例３ 六法晶炭化珪素（０００１）ウエハを基板として、実施
例１と同様に、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（Ｃ
Ｈ3）3）を原料ガスとし、基板温度を１４００℃でサフ
ァイア（０００１）膜を作製した。その後、サファイア
表面にスパッタ法で、白金を５μｍ蒸着した。蒸着時の
基板温度は６００℃とした。
【００３０】これを基板として実施例２と同様にダイヤ
モンドを気相合成した。基板表面を予めダイヤモンドパ
ウダー懸濁液中で超音波処理した上で、メタン（Ｃ
Ｈ4）を原料ガスとして３０時間のマイクロ波ＣＶＤを
行ったところ、（１１１）ダイヤモンドが合成された。
モンドを気相合成した。基板表面を予めダイヤモンドパ
ウダー懸濁液中で超音波処理した上で、メタン（Ｃ
Ｈ4）を原料ガスとして３０時間のマイクロ波ＣＶＤを
行ったところ、（１１１）ダイヤモンドが合成された。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る単結
晶ダイヤモンド合成用基板を使用すれば、大面積の単結
晶ダイヤモンド膜を低コストで合成することができる。
晶ダイヤモンド合成用基板を使用すれば、大面積の単結
晶ダイヤモンド膜を低コストで合成することができる。
【図１】本発明の第１実施例に係る単結晶ダイヤモンド
合成用基板を示す断面図である。
合成用基板を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る単結晶ダイヤモンド
合成用基板を示す断面図である。
合成用基板を示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る単結晶ダイヤモンド
合成用基板を示す断面図である。
合成用基板を示す断面図である。
【図４】本発明の第４実施例に係る単結晶ダイヤモンド
合成用基板を示す断面図である。
合成用基板を示す断面図である。
１，４，７：単結晶シリコン基体 ２，５，９，１２：単結晶サファイア層 ３，６，１０，１３：白金層 ８：単結晶炭化珪素層 １１：単結晶炭化珪素基体
Claims (6)
- 【請求項１】 単結晶シリコン基体と、この基体上に形
成された単結晶サファイア層と、前記単結晶サファイア
層上に形成された単結晶白金層とを有することを特徴と
する単結晶ダイヤモンド合成用基板。 - 【請求項２】 前記単結晶シリコン基体の表面は（１１
１）面であり、前記単結晶サファイア層の表面は（００
０１）面であり、前記単結晶白金層の表面は（１１１）
であることを特徴とする請求項１に記載の単結晶ダイヤ
モンド合成用基板。 - 【請求項３】 前記単結晶シリコン基体と、前記単結晶
サファイア層との間に、表面が立方晶（１１１）面又は
六方晶（０００１）面である単結晶炭化珪素層が形成さ
れていることを特徴とする請求項２に記載の単結晶ダイ
ヤモンド合成用基板。 - 【請求項４】 表面が立方晶（１１１）面又は六方晶
（０００１）面である単結晶炭化珪素基体と、この単結
晶炭化珪素基体の上に形成され表面が（０００１）面で
ある単結晶サファイア層と、この単結晶サファイア層の
上に形成され表面が（１１１）面である単結晶白金層と
を有することを特徴とする単結晶ダイヤモンド合成用基
板。 - 【請求項５】 前記単結晶白金層の厚さが０．０１μｍ
以上１μｍ未満であることを特徴とする請求項１乃至４
のいずれか１項に記載の単結晶ダイヤモンド合成用基
板。 - 【請求項６】 前記単結晶白金層の厚さが１乃至１０μ
ｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１
項に記載の単結晶ダイヤモンド合成用基板。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06022298A JP3631366B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 単結晶ダイヤモンド合成用基板 |
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|---|---|---|---|
| JP06022298A JP3631366B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 単結晶ダイヤモンド合成用基板 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11255599A true JPH11255599A (ja) | 1999-09-21 |
| JP3631366B2 JP3631366B2 (ja) | 2005-03-23 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06022298A Expired - Fee Related JP3631366B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 単結晶ダイヤモンド合成用基板 |
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| JP (1) | JP3631366B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012001394A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Kanazawa Univ | 単結晶ダイヤモンド成長用の基材及び単結晶ダイヤモンドの製造方法 |
| WO2013168707A1 (ja) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | 信越化学工業株式会社 | 放熱基板及びその製造方法 |
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| JPH1084086A (ja) * | 1996-03-21 | 1998-03-31 | Toyo Cement Kk | 白金薄膜形成方法、その方法により製造された基板、その基板を利用した電子素子及びその電子素子の製造方法 |
-
1998
- 1998-03-11 JP JP06022298A patent/JP3631366B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US10553518B2 (en) | 2012-05-08 | 2020-02-04 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Heat dissipation substrate and method for producing same |
| JP2015067517A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 単結晶ダイヤモンドの製造方法 |
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|---|---|
| JP3631366B2 (ja) | 2005-03-23 |
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