TWI323297B - Layered substrate and device manufactured therefrom - Google Patents

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Description

丄wy/ 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 有鑽件等製造時所使用之叠層基板，尤有關於具 【先前技術】 鑽石由於具有5.4祕之寬能， 南達圓V/er„ ’且*於其 气 將其件2利於作為高^^同= 較，亦為各半導，就編⑽性·數加以比 田η 敢阿速之電子元件，為其長處。 佳半鑽石可謂最翻於高頻、高輸出功率之電子雜之最 於基板上疊層鐵石膜等之疊層基板頗受注目。 成名導細缝法合 出5麵見方左右之尺寸，:性隹質，並且僅能製作 CVD)L#^KmChQmkaly〇r Deposition ： (150mm)/·右大面石’則具有能製作高純度直徑6英吋 用輩社曰欲。介P牛之早、，，°曰曰化。其原因在於，自始基板均使 52 6。/彳,、J"，矽與鑽石間晶格常數之差異太大(不匹配戶 $ )，口此，要將鑽石異質蟲晶長成_基板上 美膜ϋ化ΐϋ究正進行著，並有以舶(Pt)及銀(Ir)作為基膜，於 “專利文積法，能有效製造鑽石膜之報告(例如，請參 早g◦之上異質遙晶長成銀膜，接著，使用直流電装法 見方以上為連續膜之大面積鑽石膜。 ，且’本發明之疊層基板，前述銥膜之應力，為壓縮1χ1〇2〜 1x10 MPa為佳。（申請專利範圍第2項） 為減小於銀膜上生成鑽石膜時之翹曲，銥膜之應力雖以拉伸 ，力為佳’但由於Mg0與銥間線膨脹係數差異之緣故，其應力無 可避，^會成為壓縮極性。本發明之疊層基板’其銥膜之應力值， 如為壓縮ΙχΙΟ2〜lx104 MPa，則更能防止Mg〇基板與銥膜、銥 膜與鑽石膜各界面之剝離。 並且，本發明之疊層基板，前述銥膜之厚度，為15μηι以下 為佳。（申請專利範圍第3項） 如銥膜之厚度超過1.5gm，則會發生隆起形狀之缺陷，於發生 此缺陷之銥膜上長成鑽石膜時，此鑽石膜亦有隆起狀缺陷發生的 顧慮。因此，如上述維持銥膜之厚度為15μιη以下，則更能防止 於銥膜發生缺陷，結果，能得到高良率、較高品質之單結晶鑽石 膜。 ^本發明係，提供一使用前述疊層基板製造之元件。（申請專利 範圍第4項） 如前述，因本發明能提供具有高品質鑽石膜之疊層基板，使 用此疊層基板，能以高良率製作高品質之元件。 並且，本發明提供一種疊層基板之製造方法，至少具有於Mg〇 基板上異質蟲晶長成銥(Ir)膜之製程’及該銀膜上以化學氣相沉積 長成鑽石膜之製程，其特徵為：藉由射頻磁控濺鍍法，銥為靶材: 於基板溫度600〜1〇〇〇。〇，氣壓3><1〇-2〜1\1〇-1丁011*(約3 9〜 1.3xlOPa)之條件下實施前述銥膜異質磊晶之長成。（申請專利範^ 第5項） 依據本發明，於銥膜長成時，將基板溫度、氣體壓力控制在 前述範圍内，則能於MgO基板上長成結晶性良好，具有有^似士 全單結晶銥之線膨脹係數、晶格常數等所需物理特性之銥膜。^ 且，此長成之銥膜，具有更能確實防止MgO基板與銥膜、銥膜與 ί，於此雜上化學氣相 並且，#大面積單雜之連續膜。 之戸1 ς考月且層基板之製造方法，前述異質磊晶長成銥膣 之尽度為L5gm以下為佳。（中請專利範圍第6項）長成_ 缺陷依ii持^以下，則能充分防止銥膜發生 ㈢、，，口果犯侍到咼品質之鑽石膜。 之條ϊΐ 造方法，於絲溫度獅〜咖。c 續媒藉此，能更確實得到，幾乎錢離，大面積單結晶鑽石之連 之勢ΐΐ:irf疊層基板之製造方法’前述銥膜異質磊晶長成 銀面學氣相沉積之製程前，以直流電漿法對前述 、之表面ΐ她刖處理為佳。（申請專利範圍第8項） 料ίΐΐ!^_之表面實施前處理，被認為能於銥膜之表面 鑽石微粒子。因此，1^後於銀膜上鑽石膜之沉積 之效果 所說明’依據本發明，能提供一疊層基板，其Mg〇基板 膜與鑽石膜之各界面幾乎無剝離，特肢其具有大面 積早結晶鑽石膜之連續膜。 【實施方式】 以:，說明本發明之實施樣態，惟本發明並未以此為限定。 如刖=述，習知之疊層基板，存在由於銥膜及鑽石膜的膜特 ^差異等，於Mg〇基板與銥膜、銥膜與鑽石膜之各界面容易發 ^離:尤其有無法得到大面積單結晶鑽石膜之連續膜的問題。 =疋，本發明者為了解決這樣的問題而反覆專注地檢討。 結果’本發明者找出’如果作為疊層基板中間層的銀膜之結
I f晶:^極_ 12實_’於_基板η表面上異質 設備’將銥所構成之_材料12設置於賤錄 直空f自气興。:rJ^0基板11放置於阻抗加熱器13上之後，以 l、3^〇-5p' —出官15排氣，將腔體14内減壓至1〇-7T〇rr (約 如、、田声去著，以加熱器13將基板11加熱至600〜ΙΟΟΟΐ， 直ί 内，則賴之異縣晶長成不易。並且，持續 ί 將腔體14内再度減壓至1G'7TbIT。接著，自氣 雷爆谁二㈣導人氣體(例如氯氣：Ar)，於電極施加13.56MHZ之 _ Mg0基板上異衫晶長成銀 3χ1〇·-1 xlO^Torr^®^ , 無法達成所^結Ϊ性則相長成_之㈣應力趣而剝離， f且此時製成銀膜3之厚度，以1.5μιη以下為佳。 厚度超過，而發生隆_狀之缺陷，而於發生 === 之;=有隆起狀缺陷發生的 膜㊁ί ’能得到高品質之鑽石膜。並且，由於銀 ΪίΪ 對於應力亦具有錄性，剝離不易發生，非 處理ΐί程魏，以錢錢法舰縣面實施前 成之：之實所示之直流繼備2。，對異質線 銀膜’將於單結晶Mg0基板上異質蠢晶長成 之基板21放置於負電極施加側之電極22上 自f II排出管24排氣，將腔體23 _壓至1〇-7 了: 7 3ίΪ彳;例如氫稀刪：職4)，於 机電£進订放電’以產生電漿26對基板21之欽獏表面實施前處 理 太半祕職面魏前處理，被認為能於銥财面形成 沉積製程⑹中，_上鑽石膜之沉積將較為^。叙化子乳相 3 ’就關於鑽石膜化學氣相沉積之製程(c)說明之。 斜5所示之微波化學氣相沉積設備30，於銀 膜上，貫施鑽石膜之化學氣相沉積。 浓
=細說明如下’首先，此微波化學氣相沉積設備30，配 有乱體導人管31及氣體排出管32之腔體33内，安袈加 f加熱裝置之基板承載台34。並jl，為於腔體33内能產生電製。， 藉由導波管36將微波電源35連結於導入窗38。 ’ 使用此微波化學氣相沉積設備3〇，實施鑽石膜之化學氣相沉 積，將已異質磊晶長成銥膜之Mg0基板37上放置於基板承載台 34上j之後以旋轉泵排氣，將腔體33内減壓至1〇-3T〇rr(g 1.3x10 4a)以下。其次，自氣體導入管31導入所需流量之原料氣 體，例如氫稀釋曱烷至腔體33内。接著，調節氣體排出管32之 ，門，將腔體33内調整至所需之壓力後，自微波電源35及導波 管36施加微波，於腔體33内產生微波，以於基板37上異質磊晶 長成鑽石膜。 '
又’如以直流電漿法，製造鑽石膜，則基板溫度可能高達 ll〇〇°C甚至1400°C，由於MgO及銥層間之線膨脹差異，鑽石膜將 有剝離的顧慮。相對於此，如使用微波化學氣相沉積法，因較能 獨立控制電漿及基板之溫度，以化學氣相沉積鑽石膜，並且設定 在較不易剝離之製膜時基板溫度800〜100(TC較為容易。此時之微 波周波數設定為2.45GHz或915MHz皆可。 並且，依此微波化學氣相沉積法，亦能對應l〇mm見方以上 之大型基板尺寸。 以下，揭示實施例及比較例，本發明更具體說明之，惟本發 明並未以此為限定。 12 1323297 〜Ixio Torr之條件下長成銥膜，能長成結晶性良好、膜應力適當 之銥膜。亚且，於此銥膜上實施鑽石膜之化學氣相沉積，即便是 1〇麵太3巧面t，亦騎到高料之單結晶鑽石膜。、 Μ置“艮疋於i述實施態樣。上述實施態樣係僅舉例說 J 申請專利範圍所記載之技術設計實質同等之構 成、^揮隨作用效果者，均包含於本㈣之技術範圍。 【圖式簡單說明】 發明之—實施例裝置之概略剖面圖。 流程圖 I c “、、顯示製造本發明疊層基板方法之一實施例的 造方法所使狀麟設備的概略 圖 ^ 之製造方法所使用之前處理設備的概略圖。 備的^略圖 ·^製造方法所使用之微波化學器相沉積設 【主要元件符號說明】 1 疊層基板 2 MgO基板
3 銥膜 4 鑽石膜 10濺鍍裝置 11基板 12靶極材料 13加熱器 14腔體 15氣體排出管 16氣體導入管 17電漿 1323297 20直流電漿裝置 21基板 22負電壓施加電極 23腔體 24氣體排出管 25氣體導入管 26電漿
30微波化學氣相沉積(CVD)裝置 31氣體導入管 32氣體排出管 34基板承載台 35微波電源 36導波管 37基板 38微波導入窗

Claims (1)

1323297 十、申請專利範面：：:—:L揭巧 =其特徵為：該顏之結晶性騎於·波長積 、堯射法進行分析的歸屬於銥(2〇0)之2Θ=46 5。或20= 度峰值之半峰全幅值（FWHM)，係0.40。以下「 ·的繞射強 且該銥膜之應力，為壓縮lxl〇2〜lxl〇4Mpa〇 L Jm ί下申請專利範圍第1項之疊層基板，其中該銥臈之厚度為 所製^者—種元件，其係使用如申請專利第1項中之疊層基板 Η~一、圖式：
- 21 1
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