金刚石基板及金刚石基板的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金刚石基板(衬底)及金刚石基板的制造方法。
【背景技术】
[0002]金刚石作为终极的半导体基板而备受期待。其原因是:金刚石具有高导热率、高电子、空穴迀移率、高击穿场强、低电介质损耗及宽带隙这些作为半导体材料的数量众多的独有优良特性。带隙约为5.5eV，在现有的半导体材料中具有极高的值。特别地，近年来，不断开发了有效利用宽带隙的紫外线发光元件和具有优良高频特性的场效应晶体管等。
[0003]在将金刚石用作半导体基板的情况下，外形上没有任何曲率(S卩，弯曲)的平板状基板从没有结晶轴的倾斜的方面来看是理想的，但是，为了得到此类金刚石基板，在现阶段只有应用SiC单晶生长用的RAF法。RAF法是在SiC单晶的a面方向上重复进行生长的生长方法，被称为Repeated a-Face (RAF)法(重复a面法)。从生长的坯料切出a面单晶，在该面生长，然后重复进行a面单晶的切出和在该面的生长。然后，从坯料切出晶种结晶。用RAF法得到的金刚石基板在现阶段最大也就I Omm左右的方形。
[0004]在考虑将金刚石用作半导体时，需要几英寸直径那样的一定程度的大小。其原因是，在将Si等普通半导体的微细加工中使用的加工装置也适用于金刚石的情况下，难以适用于不足几英寸的小型基板。
[0005]于是，作为生长具有一定程度的大小的金刚石的方法，而提出了几个构思，其中，作为有力候补可举出将多个小型的金刚石单晶基板并排排列的金刚石单晶生长方法(所谓的马赛克生长法。例如参照专利文献I)和将单晶的氧化镁(MgO)基板用作基体基板并在该基体基板上通过异质外延生长法而形成金刚石膜的制造方法(例如，参照专利文献2)。
[0006]马赛克生长法是将多个金刚石单晶基板瓷砖状排列、并在该金刚石单晶基板上通过使金刚石单晶新进行同质外延生长而生长形成大型的金刚石单晶基板的技巧。但是，在瓷砖状排列的金刚石单晶基板彼此的结合边界上，作为结晶品质劣化的区域而产生结合边界。因此，在用马赛克生长法得到的金刚石单晶必定产生结合边界。
[0007]作为产生结合边界的原因，是由于在结合边界的区域随机发生生长，且发生来自各方向的聚结，并在结合边界产生大量的错位。该结合边界成为用目视也能确认的程度的清晰边界线。
[0008]结合边界的部分在半导体器件的生长中不能使用，因此，相对于用马赛克生长法得到的金刚石单晶基板的面积，实际能使用的面积受到限制。
[0009]更糟的是，能进行半导体器件的制作的金刚石单晶基板的区域和半导体器件芯片的大小未必一致。因此，在此类金刚石单晶基板制作半导体器件的处理中，需要进行处理以避开结合边界。因此，半导体器件制作的处理变得复杂。
[0010]另一方面，所述异质外延生长法是在由具有不同物理性的材料构成的基体基板上使成为金刚石基板的金刚石膜外延生长的技巧。在一个基体基板上使一个金刚石膜外延生长，因此不用担心如所述马赛克生长法那样产生多个金刚石单晶基板彼此的结合边界。
[0011]因此，马赛克结晶法和异质外延生长法这两个方法中，在难以受到能制作半导体器件的基板面积的制约这点上，异质外延生长法特别有前途。
[0012]但是，由于基体基板和金刚石间的晶格常数及热膨胀系数的不同，而在生长成形的金刚石基板的结晶内部产生应力，且在金刚石基板产生弯曲和/或裂纹。因此，用异质外延生长法也不容易得到大型的基板。
[0013]于是，对于降低在异质外延生长法中在金刚石产生的应力，通告了几个现有技术(例如，参照专利文献3)。
[0014]现有技术文献
[0015]专利文献
[0016]专利文献1:日本专利第3387154号公报；
[0017]专利文献2:日本专利第5066651号公报；
[0018]专利文献3:日本专利公开第2007-287771号公报
【发明内容】
[0019]本发明要解决的问题
[0020]虽然通过使用这些现有技术，而在此前用异质外延生长法实现了1.5英寸的金刚石基板，但却是通过将弯曲抑制在不产生裂纹的程度而完成。然而，即使完成没有裂纹的
1.5英寸金刚石基板，在作为下一工序的基板加工工序中也会在实基板表面和结晶面发生偏移，且发生离角(才7角度)的面内分布。
[0021]即使将金刚石基板的弯曲抑制到不产生裂纹的等级，也不能消除弯曲。因此，必须进行成为弯曲的金刚石基板的加工，结果，在实基板表面和结晶面发生偏移，即发生离角的面内分布。
[0022]此外，在异质外延生长法中，基体基板和金刚石间的晶格常数及热膨胀系数的不同不可避免。因此，如图12(a)所示，在因这些不同而使基体基板101和金刚石102弯曲的状态下，必须从金刚石102将基板103成形加工为平板状而取出。
[0023]在弯曲的状态下，金刚石的结晶面具有曲率，因此结晶轴的倾斜也不能均匀地对齐，发生角度偏移。从该金刚石取出的基板如图12(b)中箭头所示那样其角度的偏移随着从基板103的中心部向端部而变大，不能使结晶轴的角度均匀，且结晶轴的角度偏移不能改善而原样残留。
[0024]在此类基板103的表面上形成半导体膜时，该半导体膜的结晶轴受到基板103的结晶轴的偏移的影响，且发生半导体膜的结晶轴的角度偏移而不能抑制半导体膜的特性的面内波动。
[0025]结晶轴的角度对齐的情况下，能抑制结晶缺陷的产生，但是，在具有角度偏移的金刚石基板的表面上形成半导体膜时，该半导体膜的结晶轴受到金刚石基板的结晶轴的偏移的影响，发生半导体膜的结晶轴的角度偏移而不能抑制半导体膜的特性的面内波动。
[0026]本发明鉴于上述情况而研制，其目的是提供通过在结晶生长时释放应力而防止金刚石基板产生裂纹、且能使金刚石基板内部的结晶面的曲率降低到超过Oknf1且1500km—1以下的金刚石基板。
[0027]此外，本发明提供通过在结晶生长时释放应力而防止金刚石基板产生裂纹、且能制造使金刚石基板内部的结晶面的曲率为超过Okm 1且1500km 1以下的金刚石基板的制造方法。
[0028]用于解决问题的手段
[0029]所述问题由以下的本发明来完成。即、本发明的金刚石基板，其特征在于，金刚石基板由金刚石单晶构成，金刚石基板的内部的结晶面还具有曲率，该曲率为超过0km—1且ISOOknr1WTo
[0030]此外，本发明的金刚石基板的制造方法，其特征在于，准备基体基板，在该基体基板的单面形成多个由金刚石单晶构成的柱状金刚石，使金刚石单晶从各柱状金刚石的前端生长，并使从各柱状金刚石的前端生长的各金刚石单晶聚结以形成金刚石基板层，从基体基板将金刚石基板层分离，由金刚石基板层制造金刚石基板，使金刚石基板的内部的结晶面的曲率为超过0km—1且1500km—1以下。
[0031]发明效果
[0032]在本发明涉及的金刚石基板及其制造方法中，在金刚石基板层的生长时，使柱状金刚石破坏，从而将金刚石基板层从基体基板分离。因此，即使在金刚石基板层产生的应力变大，也能通过柱状金刚石的破坏而将金刚石基板层的应力释放到外部。因此，能抑制金刚石基板层处的结晶畸变的产生，且能抑制金刚石基板层内部的结晶轴的角度偏移。根据以上内容，能使金刚石基板层内部的结晶面的曲率处于一定范围(超过0km—1且1500km—1以下)中，且能提高金刚石基板面内的结晶面的倾斜(离角)的均匀性。
[0033]再有，由于能降低在金刚石基板的表面上形成的半导体膜的结晶轴从金刚石基板的结晶轴的偏移受到的影响，因此能减小半导体膜的结晶轴的角度偏移，且能抑制发生半导体膜的特性的面内波动。
[0034]此外，由于通过柱状金刚石的破坏而将金刚石基板层的应力释放到外部，因此能防止金刚石基板层及金刚石基板产生裂纹。
【附图说明】
[0035]图1是表示本实施方式涉及的金刚石基板的一例的立体图。