JP5929520B2 - Method for producing diamond film and composite substrate used therefor - Google Patents
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Description
本発明は、主面の面積が大きく反りが小さくクラックの発生が少ないダイヤモンド系膜の製造方法およびそれに用いられる複合基板に関する。 The present invention relates to a method for producing a diamond-based film having a large principal surface area, small warpage, and few cracks, and a composite substrate used therefor.
ダイヤモンド系膜は、発光デバイス、電子デバイスなどの半導体デバイスの基板および半導体層として、好適に用いられる。かかるダイヤモンド系膜を成膜するための基板としては、その基板とダイヤモンド系膜との間で、格子定数および熱膨張係数を一致させるまたは一致に近づける観点から、ダイヤモンド基板が最も優れている。ところが、ダイヤモンド基板は、非常に高価であり、また、主面の直径が1インチを超える大口径のダイヤモンド基板の入手は困難である。 The diamond-based film is preferably used as a substrate and a semiconductor layer of a semiconductor device such as a light emitting device or an electronic device. As a substrate for depositing such a diamond-based film, a diamond substrate is most excellent from the viewpoint of matching or approaching the lattice constant and the thermal expansion coefficient between the substrate and the diamond-based film. However, the diamond substrate is very expensive, and it is difficult to obtain a large-diameter diamond substrate having a main surface diameter exceeding 1 inch.
このため、ダイヤモンド系膜を成膜する方法として、たとえば、特開2006−250767号公報(特許文献1)は、表面に酸化膜が形成された単結晶シリコン基板、石英基板を用いたCVD(化学気相堆積)法を開示し、特開2007−284285号公報(特許文献2)は、基板として単結晶シリコン、単結晶炭化シリコンを用いたCVD法を開示する。 For this reason, as a method for forming a diamond-based film, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-250767 (Patent Document 1) discloses CVD (chemical) using a single crystal silicon substrate having a surface formed with an oxide film and a quartz substrate. JP-A-2007-284285 (Patent Document 2) discloses a CVD method using single crystal silicon and single crystal silicon carbide as a substrate.
特開2006−250767号公報(特許文献1)および特開2007−284285号公報(特許文献2)で開示されたダイヤモンド膜の成膜方法においては、成膜されるダイヤモンド膜と基板として用いられる単結晶シリコン、石英、単結晶炭化シリコンとの間の熱膨張係数が異なるため、ダイヤモンド膜に反りが発生したりクラックが発生したりする問題点があった。 In the diamond film forming method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-250767 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-284285 (Patent Document 2), a diamond film to be formed and a single film used as a substrate are used. Since the thermal expansion coefficients of crystalline silicon, quartz, and single crystal silicon carbide are different, there has been a problem that the diamond film is warped or cracked.
本発明は、上記問題点を解決して、ダイヤモンド結晶と熱膨張係数が一致または近似しかつ除去が容易な支持基板を含む低コストの複合基板を用いてダイヤモンド系膜を成膜することにより、主面の面積が大きく反りが小さくクラックの発生が少なく結晶性が良好なダイヤモンド系膜が得られ、また、その後支持基板を除去することにより、主面の面積が大きく反りが小さくクラックの発生が少なく結晶性が良好なダイヤモンド系膜を効率よく低コストで取り出すことができるダイヤモンド系膜の製造方法およびそれに用いられる複合基板を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and forms a diamond-based film using a low-cost composite substrate including a support substrate that has a thermal expansion coefficient that matches or approximates that of a diamond crystal and is easy to remove, A diamond-based film having a large main surface area, small warpage, small cracks and good crystallinity can be obtained, and then the support substrate is removed, so that the main surface area is large and the warpage is small and cracks are generated. It is an object of the present invention to provide a method for producing a diamond-based film that can efficiently extract a diamond-based film having a good crystallinity at a low cost, and a composite substrate used therefor.
本発明は、ある局面に従えば、酸に溶解する支持基板と、支持基板の主面側に配置されている単結晶膜と、を含み、支持基板の主面内の熱膨張係数が、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数に比べて、0.8倍より大きく1.2倍より小さく、単結晶膜は、主面が(001)面であるSi膜、主面が(001)面であるダイヤモンド膜、主面が(001)面であるGaAs膜のいずれかの膜である複合基板である。 According to one aspect, the present invention includes a support substrate that dissolves in an acid, and a single crystal film disposed on a main surface side of the support substrate, and the thermal expansion coefficient in the main surface of the support substrate is diamond. compared to the thermal expansion coefficient of the crystal, rather less than the 1.2 times greater than 0.8 times, the single crystal film, Si film is major surface (001) plane, a major surface (001) plane diamond The composite substrate is a film or any one of GaAs films whose main surface is the (001) plane .
本発明にかかる複合基板において、支持基板は、ケイ素を含む複合酸化物を含むことができる。 In the composite substrate according to the present invention, the support substrate may include a composite oxide containing silicon.
本発明は、別の局面に従えば、酸に溶解する支持基板と、支持基板の主面側に配置されている単結晶膜と、を含み、支持基板の主面内の熱膨張係数が、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数に比べて、0.8倍より大きく1.2倍より小さく、単結晶膜は、主面が(001)面であるSi膜、主面が(001)面であるダイヤモンド膜、主面が(001)面であるGaAs膜のいずれかの膜である複合基板を準備する工程と、支持基板の主面側に配置されている単結晶膜の主面上にダイヤモンド系膜を成膜する工程と、を含むダイヤモンド系膜の製造方法である。 According to another aspect, the present invention includes a support substrate that dissolves in an acid, and a single crystal film disposed on the main surface side of the support substrate, and the thermal expansion coefficient in the main surface of the support substrate is compared to the thermal expansion coefficient of diamond crystals, rather less than the 1.2 times greater than 0.8 times, the single crystal film, Si film is major surface (001) plane, the principal surface is a (001) plane A diamond substrate, a step of preparing a composite substrate which is any one of a GaAs film whose principal surface is a (001) surface, and a diamond-based material on the principal surface of the single crystal film disposed on the principal surface side of the support substrate Forming a film, and a method for producing a diamond-based film.
本発明にかかるダイヤモンド系膜の製造方法において、ダイヤモンド系膜を成膜する工程の後に、支持基板を酸に溶解することにより除去する工程をさらに含むことができる。また、支持基板の単結晶膜の主面の面積を5cm2以上とすることができる。また、ダイヤモンド系膜を成膜する工程は、単結晶膜の主面上にダイヤモンド系バッファ層を形成するサブ工程と、ダイヤモンド系バッファ層の主面上にダイヤモンド系単結晶層を形成するサブ工程と、を含むことができる。 The method for producing a diamond-based film according to the present invention may further include a step of removing the support substrate by dissolving it in an acid after the step of forming the diamond-based film. Further, the area of the main surface of the single crystal film of the supporting substrate can be 5 cm 2 or more. Further, the step of forming the diamond-based film includes a sub-step of forming a diamond-based buffer layer on the main surface of the single-crystal film and a sub-step of forming a diamond-based single crystal layer on the main surface of the diamond-based buffer layer. And can be included.
本発明によれば、ダイヤモンド結晶と熱膨張係数が一致または近似しかつ除去が容易な支持基板を含む低コストの複合基板を用いてダイヤモンド系膜を成膜させることにより、主面の面積が大きく反りが小さくクラックの発生が少なく結晶性が良好なダイヤモンド系膜が得られる。また、その後、複合基板から支持基板を除去することにより、主面の面積が大きく反りが小さくクラックの発生が少なく結晶性が良好なダイヤモンド系膜を効率よく低コストで取り出すことができる。 According to the present invention, the area of the main surface is increased by forming a diamond-based film using a low-cost composite substrate including a support substrate that has a thermal expansion coefficient that matches or approximates that of a diamond crystal and is easy to remove. A diamond-based film with low warpage, less cracking, and good crystallinity can be obtained. Thereafter, by removing the supporting substrate from the composite substrate, a diamond-based film having a large principal surface area, small warpage, few cracks and good crystallinity can be efficiently and inexpensively taken out.
[複合基板]
図1を参照して、本発明の一実施形態である複合基板10は、酸に溶解する支持基板11と、支持基板11の主面11m側に配置されている単結晶膜13と、を含み、支持基板11の主面11m内の熱膨張係数が、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数に比べて、0.8倍より大きく1.2倍より小さい。
[Composite substrate]
Referring to FIG. 1, a
本実施形態の複合基板10は、支持基板11の主面11m内の熱膨張係数が、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数に比べて0.8倍より大きく1.2倍より小さいため、支持基板11の主面11m上に形成された単結晶膜13の主面13m上に、主面13mの面積が大きくても、反りが小さくクラックの発生が少なく結晶性が良好な転位密度が低く結晶性が良好なダイヤモンド系膜を成膜することができる。また、支持基板11が酸に溶解するため、複合基板10の単結晶膜13の主面13m上にダイヤモンド系膜を成膜した後、支持基板11を酸により除去することにより、単結晶膜13の主面13m上に成膜された主面の面積が大きく反りが小さくクラックの発生が少なく結晶性が良好なダイヤモンド系膜が効率よく低コストで得られる。
In the
(支持基板)
本実施形態の複合基板10の支持基板11は、支持基板11の主面11m上に形成された単結晶膜13の主面13m上に、主面の面積が大きく反りが小さくクラックの発生が少なく結晶性が良好なダイヤモンド系膜を成膜する観点から、支持基板11の主面11m内の熱膨張係数が、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数に比べて、0.8倍より大きく1.2倍より小さいことが必要であり、0.9倍より大きく1.1倍より小さいことが好ましく、0.98倍より大きく1.02倍より小さいことがより好ましい。また、支持基板11は、成膜したダイヤモンド系膜から支持基板を効率よく低コストで除去する観点から、酸に溶解する必要がある。
(Support substrate)
The
支持基板11は、支持基板11の主面11m内の熱膨張係数が、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数に比べて0.8倍より大きく1.2倍より小さく、かつ、酸で溶解するものであれば特に制限はなく、単結晶であっても、多結晶であっても、非結晶であってもよいが、熱膨張係数の調整が容易な観点から、多結晶である焼結体が好ましい。
The
支持基板11は、その熱膨張係数の調整が容易で、酸に溶解する観点から、ケイ素(Si)を含む複合酸化物を含むことが好ましい。ここで、複合酸化物とは、複数の種類の元素の酸化物を含む酸化物をいう。すなわち、ケイ素(Si)を含む複合酸化物とは、ケイ素酸化物とケイ素以外の元素の酸化物とを含む酸化物をいい、たとえば、シリカ(SiO2)とアルミナ(Al2O3)とで形成されるSiO2−Al2O3複合酸化物、シリカ(SiO2)とマグネシア(MgO)とで形成されるSiO2−MgO複合酸化物、シリカ(SiO2)とアルミナ(Al2O3)とマグネシア(MgO)とで形成されるSiO2−Al2O3−MgO複合酸化物などが好適に挙げられる。ここで、シリカ(SiO2)を含む支持基板11は、フッ化水素酸(HF)などに溶解する。また、マグネシア(MgO)を含む支持基板11は、フッ化水素酸(HF)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、リン酸(H3PO4)などに溶解する。
The
なお、支持基板11において、複合酸化物中のケイ素(Si)およびそれ以外の元素(たとえば金属元素)の種類および比率(たとえばモル比)は、ICP−AES(誘導結合プラズマ−発光分光分析)法、ICP−MS(誘導結合プラズマ−質量分析)法、GDMS(グロー放電質量分析)法などにより測定することができる。
Note that in the
さらに、支持基板11は、その原料の種類と比率とを変えることにより、その膨張係数の調整が容易で、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数に比べて0.8倍より大きく1.2倍より小さい範囲内の熱膨張係数が容易に得られる観点から、タイヤモンド結晶に比べて熱膨張係数が低いシリカ(SiO2)と、ダイヤモンド結晶に比べて熱膨張係数が高いアルミナ(Al2O3)および/またはマグネシア(MgO)とを組み合わせて形成されるSiO2−Al2O3複合酸化物、SiO2−MgO複合酸化物、SiO2−Al2O3−MgO複合酸化物などのケイ素酸化物および金属酸化物の複合酸化物を含む焼結体が特に好ましい。
Further, the
このとき、支持基板11およびダイヤモンド結晶の熱膨張係数は、一般に、それらの温度により大きく変動することから、如何なる温度または温度領域における熱膨張係数によって決めるかが重要である。本発明においては、複合基板上に反りの小さいダイヤモンド系膜を製造することを目的とするものであり、室温から昇温させてダイヤモンド系膜の成膜温度で複合基板上にダイヤモンド系膜を成膜した後室温まで降温させて複合基板上に成膜されたダイヤモンド系膜を取り出すことから、室温からダイヤモンド系膜の成膜温度までにおける支持基板およびダイヤモンド結晶の平均熱膨張係数を、それぞれ支持基板およびダイヤモンド結晶の熱膨張係数として取り扱うことが適正と考えられる。このため、本発明においては、支持基板およびダイヤモンド結晶の熱膨張係数は、室温(具体的には25℃)からダイヤモンド系膜の成膜温度である800℃までのN2ガス雰囲気中における平均熱膨張係数により決定することにする。
At this time, since the thermal expansion coefficients of the
(単結晶膜)
本実施形態の複合基板10の支持基板11の主面11m側に配置される単結晶膜13は、反りが小さく転位密度が低く結晶性の良好なダイヤモンド系膜を成長させる観点から、ダイヤモンド結晶(正方晶系のダイヤモンド型構造)と同じ正方晶系の結晶構造を有するものが好ましく、主面13mが(001)面であるSi膜(正方晶系のダイヤモンド型構造)、主面13mが(001)面であるダイヤモンド膜(正方晶系のダイヤモンド型構造)、主面13mが(001)面であるGaAs膜(正方晶系の閃亜鉛鉱型構造)などが好ましい。
(Single crystal film)
The
また、複合基板10における単結晶膜13の主面13mの面積は、特に制限はないが、主面の面積が大きいダイヤモンド系膜を成長させる観点から、5cm2以上であることが好ましく、15cm2以上であることがより好ましく、45cm2以上であることがさらに好ましい。
The area of the
(接着層)
本実施形態の複合基板10は、支持基板11と単結晶膜13との接合強度を高める観点から、支持基板11と単結晶膜13との間に接着層12が形成されていることが好ましい。接着層12は、特に制限はないが、支持基板11と単結晶膜13との接合強度を高める効果が高く酸により除去できる観点から、SiO2層などのケイ素酸化物層、Si3N4層などのケイ素窒化物層、MgO層などの金属酸化物層、TiN層などの金属窒化物層などが好ましい。ここで、SiO2層はフッ化水素酸(HF)に溶解し、Si3N4層はフッ化水素酸(HF)または加熱リン酸(150℃〜160℃に加熱されたリン酸(H3PO4)をいう、以下同じ。)に溶解し、MgO層は硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、またはリン酸(H3PO4)に溶解し、TiN層は硝酸(HNO3)に溶解する。
(Adhesive layer)
In the
(複合基板の製造方法)
複合基板の製造方法は、後述するダイヤモンド系膜の製造方法における複合基板の準備工程と同様である。
(Production method of composite substrate)
The manufacturing method of the composite substrate is the same as the preparation step of the composite substrate in the diamond-based film manufacturing method described later.
[ダイヤモンド系膜の製造方法]
図2を参照して、本発明の別の実施形態であるダイヤモンド系膜の製造方法は、酸に溶解する支持基板11と、支持基板11の主面11m側に配置されている単結晶膜13と、を含み、支持基板11の主面11m内の熱膨張係数が、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数に比べて、0.8倍より大きく1.2倍より小さい複合基板10を準備する工程(図2(A))と、支持基板11の主面11m側に配置されている単結晶膜13の主面13m上にダイヤモンド系膜20を成膜する工程(図2(B))と、を含む。ここで、ダイヤモンド系膜とは、ダイヤモンドを含む膜をいい、たとえば、ダイヤモンド膜、ダイヤモンド・ライク・カーボン(DLC)膜などが挙げられる。
[Diamond production method]
Referring to FIG. 2, a diamond-based film manufacturing method according to another embodiment of the present invention includes a
本実施形態のダイヤモンド系膜の製造方法によれば、酸に溶解する支持基板11と、支持基板11の主面11m側に配置されている単結晶膜13と、を含み、支持基板11の主面11m内の熱膨張係数が、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数に比べて、0.8倍より大きく1.2倍より小さい複合基板10を用いて、複合基板10の単結晶膜13の主面13m上にダイヤモンド系膜20を成膜することにより、主面の面積が大きく反りが小さくクラックの発生が少なく結晶性が良好なダイヤモンド系膜20が効率よく得られる。
According to the method for producing a diamond-based film of the present embodiment, the
(複合基板の準備工程)
図2(A)を参照して、本実施形態のダイヤモンド系膜の製造方法は、まず、酸に溶解する支持基板11と、支持基板11の主面11m側に配置されている単結晶膜13と、を含み、支持基板11の主面11m内の熱膨張係数が、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数に比べて、0.8倍より大きく1.2倍より小さい複合基板10を準備する工程を含む。
(Preparation process of composite substrate)
Referring to FIG. 2A, in the method of manufacturing a diamond-based film according to this embodiment, first, a
上記の複合基板10は、支持基板11の主面11m内の熱膨張係数が、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数に比べて、0.8倍より大きく1.2倍より小さい支持基板11と単結晶膜13とを含んでいるため、単結晶膜13の主面13m上に主面の面積が大きく反りが小さくクラックの発生が少なく結晶性が良好なダイヤモンド系膜20を成膜することができる。また、上記の複合基板10は、支持基板11が酸に溶解するため、支持基板11を除去することにより、主面の面積が大きく反りが小さくクラックの発生が少なく結晶性が良好なダイヤモンド系膜を効率よく低コストで取り出すことができる。
In the
また、複合基板10の支持基板11の主面11m側に単結晶膜13を配置する方法には、特に制限はなく、支持基板11の主面11m上に単結晶膜13を成長させる方法(第1の方法)、支持基板11の主面11mに、下地基板(図示せず)の主面上に成膜させた単結晶膜13を貼り合わせた後下地基板を除去する方法(第2の方法)、支持基板11の主面11mに単結晶(図示せず)を貼り合わせた後その単結晶を貼り合わせ面から所定の深さの面で分離することにより支持基板11の主面11m上に単結晶膜13を形成する方法(第3の方法)などが挙げられる。支持基板が多結晶の焼結体である場合には、上記の第1の方法が困難であるため、上記の第2および第3のいずれかの方法が好ましく用いられる。上記の第2の方法において、支持基板11に単結晶膜13を貼り合わせる方法には、特に制限はなく、支持基板11の主面11mに直接単結晶膜13を貼り合わせる方法、支持基板11の主面11mに接着層12を介在させて単結晶膜13を貼り合わせる方法などが挙げられる。上記の第3の方法において、支持基板11に単結晶を貼り合わせる方法には、特に制限はなく、支持基板11の主面11mに直接単結晶を貼り合わせる方法、支持基板11の主面11mに接着層12を介在させて単結晶を貼り合わせる方法などが挙げられる。
In addition, the method of disposing the
上記の複合基板10を準備する工程は、特に制限はないが、効率的に低コストで品質の高い複合基板10を準備する観点から、たとえば、図3を参照して、上記の第2の方法においては、支持基板11を準備するサブ工程(図3(A))と、下地基板30の主面30n上に単結晶膜13を成膜するサブ工程(図3(B))と、支持基板11と単結晶膜13とを貼り合わせるサブ工程(図3(C))と、下地基板30を除去するサブ工程(図3(D))と、含むことができる。
The step of preparing the
図3(C)を参照して、支持基板11と単結晶膜13とを貼り合わせるサブ工程においては、支持基板11の主面11m上に接着層12aに形成し(図3(C1))、下地基板30の主面30n上に成長させられた単結晶膜13の主面13n上に接着層12bを形成した(図3(C2))後、支持基板11上に形成された接着層12aの主面12amと下地基板30上に成膜された単結晶膜13上に形成された接着層12bの主面12bnとを貼り合わせることにより、接着層12aと接着層12bとが接合して形成された接着層12を介在させて支持基板11と単結晶膜13とが貼り合わされる(図3(C3))。しかし、支持基板11と単結晶膜13とが互いに接合可能なものであれば、支持基板11と単結晶膜13とを、接着層12を介在させることなく直接貼り合わせることができる。
Referring to FIG. 3C, in the sub-step of bonding the
支持基板11と単結晶膜13とを貼り合わせる具体的な手法としては、特に制限はないが、貼り合わせ後高温でも接合強度を保持できる観点から、貼り合わせ面を洗浄しそのまま貼り合わせた後600℃〜1200℃程度に昇温して接合する直接接合法、貼り合わせ面を洗浄しプラズマやイオンなどで活性化させた後に室温(たとえば25℃)〜400℃程度の低温で接合する表面活性化法などが好ましく用いられる。
A specific method for bonding the
こうして得られる複合基板10において、支持基板11、単結晶膜13および接着層12の材料および物性については、上述の通りであるため、ここでは繰り返さない。ここで、複合基板10における単結晶膜13の主面13mの面積は、特に制限はないが、主面の面積が大きいダイヤモンド系膜を成膜する観点から、5cm2以上であることが好ましく、15cm2以上であることがより好ましく、45cm2以上であることがさらに好ましい。
In the
(ダイヤモンド系膜の成膜工程)
図2(B)を参照して、本実施形態のダイヤモンド系膜の製造方法は、次に、複合基板10における単結晶膜13の主面13m上にダイヤモンド系膜20を成膜する工程を含む。
(Diamond film deposition process)
Referring to FIG. 2B, the method for manufacturing a diamond-based film according to this embodiment includes a step of forming a diamond-based
上記の複合基板の準備工程において準備された複合基板10は、支持基板11の主面11m内の熱膨張係数が、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数に比べて、0.8倍より大きく1.2倍より小さい支持基板11と単結晶膜13を含んでいるため、単結晶膜13の主面13m上に主面20mの面積が大きく反りが小さくクラックの発生が少なく結晶性が良好なダイヤモンド系膜20を成膜することができる。
In the
ダイヤモンド系膜を成膜する方法には、特に制限はないが、転位密度が低く結晶性の良好なダイヤモンド系膜を成膜する観点から、CVD(化学気相堆積)法が好ましく挙げられる。また、ダイヤモンド系膜の成膜温度は、特に制限はないが、転位密度が低く結晶性の良好なダイヤモンド系膜を成膜する観点から、700℃以上1000℃以下が好ましい。 The method for forming the diamond-based film is not particularly limited, but from the viewpoint of forming a diamond-based film having a low dislocation density and good crystallinity, a CVD (chemical vapor deposition) method is preferable. The film formation temperature of the diamond film is not particularly limited, but is preferably 700 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower from the viewpoint of forming a diamond film having a low dislocation density and good crystallinity.
ダイヤモンド系膜20を成膜する工程は、特に制限はないが、転位密度が低く結晶性が良好なダイヤモンド系膜20を成膜する観点から、複合基板10の単結晶膜13の主面13m上にダイヤモンド系バッファ層21を形成するサブ工程と、ダイヤモンド系バッファ層21の主面21m上にダイヤモンド系単結晶層23を形成するサブ工程と、を含むことが好ましい。ここで、ダイヤモンド系バッファ層21とは、ダイヤモンド系膜20の一部分であり、ダイヤモンド系膜20の別の一部分でありダイヤモンド系単結晶層23の成長温度に比べて低い温度で成長させられる結晶性が低いまたは非結晶の層をいう。
The step of forming the diamond-based
なお、単結晶膜13上にダイヤモンド系膜20として、ダイヤモンド系バッファ層21を成長させることなく、ダイヤモンド系単結晶層23を成長させることもできる。かかる方法は、単結晶膜13とその上に成膜するダイヤモンド系膜20との間の格子定数の不整合が小さい場合に好適である。
The diamond-based
本実施形態のダイヤモンド系膜の製造方法において、ダイヤモンド系膜20を成膜する工程(図2(B))の後に、支持基板11を酸に溶解することにより除去する工程(図2(C))をさらに含むことができる。複合基板10の支持基板11の主面11m側に配置されている単結晶膜13の主面13m上にダイヤモンド系膜20を成膜した後、支持基板11を酸に溶解させて除去することにより、主面の面積が大きく反りが小さくクラックの発生が少なく結晶性が良好なダイヤモンド系膜20を効率よく取り出すことができる。
In the method for manufacturing a diamond-based film according to the present embodiment, after the step of forming the diamond-based film 20 (FIG. 2B), the step of removing the
(支持基板の除去工程)
図2(C)を参照して、本実施形態のダイヤモンド系膜の製造方法は、次に、支持基板11を、酸に溶解することにより、除去する工程を含むことができる。
(Support substrate removal process)
Referring to FIG. 2C, the method for manufacturing a diamond-based film according to the present embodiment can include a step of removing the
上記の複合基板の準備工程において準備された複合基板10は、支持基板11が酸に溶解するため、酸に溶解させて支持基板11を除去することにより、単結晶膜13の主面13m上に成膜された主面20mの面積が大きく反りが小さく結晶性が良好なダイヤモンド系膜20が取り出される。ここで、単結晶膜13がダイヤモンド単結晶膜などのダイヤモンド系単結晶膜で形成されている場合には、全体がダイヤモンド系材料で形成されているダイヤモンド系膜が得られる。
The
(実施例1)
1.ダイヤモンド結晶の熱膨張係数の測定
高圧合成法により結晶化させたダイヤモンド単結晶から、サイズが4mm×4mm×20mmの評価用サンプルを切り出した。ここで、ダイヤモンド単結晶は熱膨張係数に関して方向特異性がないため、切り出し方向は任意とした。
Example 1
1. Measurement of Thermal Expansion Coefficient of Diamond Crystal A sample for evaluation having a size of 4 mm × 4 mm × 20 mm was cut out from a diamond single crystal crystallized by a high pressure synthesis method. Here, since the diamond single crystal has no direction specificity with respect to the thermal expansion coefficient, the cutting direction was arbitrary.
上記の評価用サンプルについて、室温(25℃)から800℃まで昇温したときの平均熱膨張係数をTMA(熱機械分析)により測定した。具体的には、(株)リガク製TMA8310を用いて示差膨張方式により窒素ガス流通雰囲気下で評価サンプルの熱膨張係数を測定した。かかる測定により得られたダイヤモンド結晶の25℃から800℃までにおける平均熱膨張係数αDは、2.30×10-6/℃であった。 About said sample for evaluation, the average thermal expansion coefficient when it heated up from room temperature (25 degreeC) to 800 degreeC was measured by TMA (thermomechanical analysis). Specifically, the thermal expansion coefficient of the evaluation sample was measured in a nitrogen gas flow atmosphere by a differential expansion method using TMA8310 manufactured by Rigaku Corporation. The average thermal expansion coefficient α D at 25 ° C. to 800 ° C. of the diamond crystal obtained by such measurement was 2.30 × 10 −6 / ° C.
2.複合基板の準備工程
(1)支持基板を準備するサブ工程
図3(A)を参照して、支持基板11の材料として、SiO2とAl2O3とMgOとの所定のモル比の混合物をアルゴンガス雰囲気下一軸方向に50MPaの圧力をかけて1700℃で1時間焼結させることにより、8種類のSiO2−Al2O3−MgO系焼結体A〜Hを準備した。得られた8種類のSiO2−Al2O3−MgO系焼結体A〜Hには、X線回折により確認したところ、いずれについてもSiO2、Al2O3、ムライト(3Al2O3・2SiO2〜2Al2O3・SiO2またはAl6O13Si2)およびMgOが存在していた。また、上記8種類のSiO2−Al2O3−MgO系焼結体のそれぞれからサイズが4mm×4mm×20mm(長手方向は焼結体から切り出される支持基板の主面に実質的に平行な方向)の測定用サンプルを切り出した。ここで、SiO2−Al2O3−MgO系焼結体は熱膨張係数に関して方向特異性がないため、切り出し方向は任意とした。それらの測定用サンプルについて、上記と同様にして、室温(25℃)から800℃まで昇温時の平均熱膨張係数αSを測定した。
2. Preparation Step of Composite Substrate (1) Sub-Step of Preparing Support Substrate Referring to FIG. 3 (A), a mixture of SiO 2 , Al 2 O 3 and MgO in a predetermined molar ratio is used as a material for
SiO2−Al2O3−MgO系焼結体Aは、SiO2とAl2O3とMgOとの混合モル比(以下、混合モル比SiO2:Al2O3:MgOという)が65:30:5であり、25℃から800℃までにおける平均熱膨張係数αS(以下、単に平均熱膨張係数αSという)は1.70×10-6/℃であり、ダイヤモンド結晶の平均熱膨張係数αDに対する焼結体の熱膨張係数αSの比(以下、αS/αD比という)は0.739であった。SiO2−Al2O3−MgO系焼結体Bは、混合モル比SiO2:Al2O3:MgOが60:35:5であり、平均熱膨張係数αSが1.92×10-6/℃であり、αS/αD比が0.835であった。SiO2−Al2O3−MgO系焼結体Cは、混合モル比SiO2:Al2O3:MgOが55:40:5であり、平均熱膨張係数αSが2.14×10-6/℃であり、αS/αD比が0.930であった。SiO2−Al2O3−MgO系焼結体Dは、混合モル比SiO2:Al2O3:MgOが52:43:5であり、平均熱膨張係数αSが2.27×10-6/℃であり、αS/αD比が0.987であった。SiO2−Al2O3−MgO系焼結体Eは、混合モル比SiO2:Al2O3:MgOが50:45:5であり、平均熱膨張係数αSが2.34×10-6/℃であり、αS/αD比が1.017であった。SiO2−Al2O3−MgO系焼結体Fは、混合モル比SiO2:Al2O3:MgOが46:49:5であり、平均熱膨張係数αSが2.52×10-6/℃であり、αS/αD比が1.096であった。SiO2−Al2O3−MgO系焼結体Gは、混合モル比SiO2:Al2O3:MgOが45:50:5であり、平均熱膨張係数αSが2.57×10-6/℃であり、αS/αD比が1.117であった。SiO2−Al2O3−MgO系焼結体Hは、混合モル比SiO2:Al2O3:MgOが40:55:5であり、平均熱膨張係数αSが2.79×10-6/℃であり、αS/αD比が1.213であった。 The SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO-based sintered body A has a mixing molar ratio of SiO 2 , Al 2 O 3 and MgO (hereinafter referred to as a mixing molar ratio SiO 2 : Al 2 O 3 : MgO) of 65: The average thermal expansion coefficient α S (hereinafter simply referred to as the average thermal expansion coefficient α S ) from 25 ° C. to 800 ° C. is 1.70 × 10 −6 / ° C., and the average thermal expansion of the diamond crystal is 30: 5. The ratio of the thermal expansion coefficient α S of the sintered body to the coefficient α D (hereinafter referred to as α S / α D ratio) was 0.739. In the SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO-based sintered body B, the mixing molar ratio SiO 2 : Al 2 O 3 : MgO is 60: 35: 5, and the average thermal expansion coefficient α S is 1.92 × 10 − 6 / ° C. and the α S / α D ratio was 0.835. The SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO-based sintered body C has a mixing molar ratio of SiO 2 : Al 2 O 3 : MgO of 55: 40: 5 and an average thermal expansion coefficient α S of 2.14 × 10 −. 6 / ° C. and the α S / α D ratio was 0.930. The SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO-based sintered body D has a mixed molar ratio of SiO 2 : Al 2 O 3 : MgO of 52: 43: 5 and an average thermal expansion coefficient α S of 2.27 × 10 −. 6 / ° C. and the α S / α D ratio was 0.987. The SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO-based sintered body E has a mixed molar ratio of SiO 2 : Al 2 O 3 : MgO of 50: 45: 5 and an average thermal expansion coefficient α S of 2.34 × 10 − 6 / ° C., and the α S / α D ratio was 1.017. SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based sintered body F, the mixing molar ratio of SiO 2: Al 2 O 3: MgO is 46: 49: 5, average thermal expansion coefficient alpha S is 2.52 × 10 - 6 / ° C. and the α S / α D ratio was 1.096. The SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO-based sintered body G has a mixed molar ratio of SiO 2 : Al 2 O 3 : MgO of 45: 50: 5 and an average coefficient of thermal expansion α S of 2.57 × 10 − 6 / ° C. and the α S / α D ratio was 1.117. The SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO-based sintered body H has a mixed molar ratio of SiO 2 : Al 2 O 3 : MgO of 40: 55: 5 and an average thermal expansion coefficient α S of 2.79 × 10 −. 6 / ° C. and the α S / α D ratio was 1.213.
上記のSiO2−Al2O3−MgO系焼結体A〜Hから、直径4インチ(101.6mm)で厚さ1mmの支持基板をそれぞれ切り出して、それぞれの支持基板の両主面を鏡面に研磨して、支持基板A〜Hとした。すなわち、支持基板A〜Hの25℃から1000℃までにおける平均熱膨張係数は、それぞれSiO2−Al2O3−MgO系焼結体A〜Hの25℃から800℃までにおける平均熱膨張係数に等しい。結果を表1にまとめた。 From the SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO-based sintered bodies A to H, a support substrate having a diameter of 4 inches (101.6 mm) and a thickness of 1 mm is cut out, and both main surfaces of each support substrate are mirror surfaces. To support substrates A to H. That is, the average thermal expansion coefficients of the supporting substrates A to H from 25 ° C. to 1000 ° C. are the average thermal expansion coefficients of the SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO-based sintered bodies A to H from 25 ° C. to 800 ° C., respectively. be equivalent to. The results are summarized in Table 1.
(2)下地基板上に単結晶膜を成膜するサブ工程
図3(B)を参照して、下地基板30として、鏡面に研磨された(001)面の主面30nを有する直径5インチ(127mm)で厚さ0.5mmのSi基板を準備した。
(2) Sub-Process for Forming Single Crystal Film on Base Substrate With reference to FIG. 3B, the
上記のSi基板(下地基板30)の主面30n上に、単結晶膜13として厚さ0.4μmのダイヤモンド膜をCVD(化学気相堆積)法により成膜した。成膜条件は、原料ガスとしてCH4(メタン)ガスを使用し、キャリアガスとしてH2(水素)ガスを使用し、成膜温度(基板温度)800℃、成膜圧力は1気圧とした。なお、こうして得られたダイヤモンド膜(単結晶膜13)の主面13mは、(001)面からのオフ角が±1°以内の面方位を有し、AFM(原子間力顕微鏡)を用いて測定した10μm×10μmの正方形領域におけるRMS(二乗平均平方根)粗さ(JIS B0601:2001に規定する二乗平均平方根粗さRqをいう。以下同じ)が1nm以下の鏡面であった。
A diamond film having a thickness of 0.4 μm was formed as the
(3)支持基板と単結晶膜とを貼り合わせるサブ工程
図3(C)中の(C1)を参照して、図3(A)の支持基板A〜H(支持基板11)のそれぞれの主面11m上に厚さ2μmのSiO2膜をCVD法により成膜した。次いで、支持基板A〜H(支持基板11)のそれぞれの主面11m上の厚さ2μmのSiO2膜を、CeO2スラリーを用いて研磨することにより、厚さ0.2μmのSiO2層だけ残存させて、接着層12aとした。これにより、支持基板A〜H(支持基板11)のそれぞれの主面11mの空隙が埋められ、平坦な主面12amを有する厚さ0.2μmのSiO2層(接着層12a)が得られた。
(3) Sub-process for bonding support substrate and single crystal film Referring to (C1) in FIG. 3 (C), each of the main substrates A to H (support substrate 11) in FIG. A SiO 2 film having a thickness of 2 μm was formed on the
また、図3(C)中の(C2)を参照して、図3(B)のSi基板(下地基板30)上に成膜されたダイヤモンド膜(単結晶膜13)の主面13n上に厚さ2μmのSiO2膜をCVD法により成膜した。次いで、この厚さ2μmのSiO2膜を、CeO2スラリーを用いて研磨することにより、厚さ0.2μmのSiO2層だけ残存させて、接着層12bとした。
Further, referring to (C2) in FIG. 3C, on the
次いで、図3(C)中の(C3)を参照して、支持基板A〜H(支持基板11)のそれぞれに形成されたSiO2層(接着層12a)の主面12amおよびSi基板(下地基板30)上に成膜されたダイヤモンド膜(単結晶膜13)上に形成されたSiO2層(接着層12b)の主面12bnをアルゴンプラズマにより清浄化および活性化させた後、SiO2層(接着層12a)の主面12amとSiO2層(接着層12b)の主面12bnとを貼り合わせて、窒素雰囲気下300℃で2時間熱処理した。
Next, referring to (C3) in FIG. 3C, the main surface 12am of the SiO 2 layer (
(4)下地基板を除去するサブ工程
図3(D)を参照して、支持基板A〜H(支持基板11)の裏側(単結晶膜13が貼り合わされていない側)の主面および側面をワックス40で覆って保護した後、10質量%のフッ化水素酸および3質量%の硝酸を含む混酸水溶液を用いて、エッチングによりSi基板(下地基板30)を除去した。こうして、支持基板A〜H(支持基板11)のそれぞれの主面11m側にダイヤモンド膜(単結晶膜13)が配置された複合基板A〜Hが得られた。
(4) Sub-process for removing base substrate Referring to FIG. 3D, the main surface and side surfaces of the back side (side where
3.ダイヤモンド系膜の成膜工程
図2(B)を参照して、複合基板A〜H(複合基板10)のダイヤモンド膜(単結晶膜13)の主面13m(かかる主面は(001)面である。)上に、それぞれCVD法によりダイヤモンド膜(ダイヤモンド系膜20)を成膜した。ダイヤモンド膜(ダイヤモンド系膜20)の成膜においては、成膜条件は、原料ガスとしてCH4(メタン)ガスを使用し、キャリアガスとしてH2(水素)ガスを使用し、成膜温度(基板温度)800℃、成膜圧力1気圧で厚さ5μmのダイヤモンド単結晶層(ダイヤモンド系単結晶層23)を成長させた。ここで、ダイヤモンド単結晶層の成長速度は1μm/hrであった。その後、複合基板A〜Hのそれぞれにダイヤモンド膜が成膜されたウエハA〜Hを10℃/minの速度で室温(25℃)まで冷却した。
3. Step of Forming Diamond Film Referring to FIG. 2B, the
室温まで冷却後に成膜装置から取り出されたウエハA〜Hについて、ウエハの反り、ダイヤモンド膜のクラック本数密度および転位密度を測定した。ここで、ウエハの反りの形状および反り量は、ダイヤモンド膜側の主面をCorning Tropel社のFM200EWaferを用いて観察される光干渉縞により測定した。ここで、ウエハの反り量は、3μm未満を「極小」、3μm以上10μm未満を「小」、10μm以上を「大」と評価した。ダイヤモンド膜のクラック本数密度は、ノマルスキー顕微鏡を用いて単位長さ当りのクラック本数を測定し、1本/mm未満を「極少」、1本/mm以上5本/mm未満を「少」、5本/mm以上10本/mm未満を「多」、10本/mm以上を「極多」と評価した。ダイヤモンド膜の転位密度は、CL(カソードルミネッセンス)による暗点の単位面積当たりの個数を測定した。なお、本実施例においてダイヤモンド膜に発生したクラックは、膜を貫通しない微小なものであった。 For wafers A to H taken out from the film forming apparatus after cooling to room temperature, the warpage of the wafer, the number of cracks in the diamond film, and the dislocation density were measured. Here, the shape and amount of warpage of the wafer were measured by optical interference fringes observed on the main surface on the diamond film side using FM200EWafer manufactured by Corning Tropel. Here, the amount of warpage of the wafer was evaluated as “very small” when less than 3 μm, “small” when 3 μm or more but less than 10 μm, and “large” when 10 μm or more. The number density of cracks in the diamond film is determined by measuring the number of cracks per unit length using a Nomarski microscope. The book / mm or more and less than 10 / mm was evaluated as “many”, and the book / mm or more was evaluated as “very many”. The dislocation density of the diamond film was measured by the number of dark spots per unit area by CL (cathode luminescence). In this example, cracks generated in the diamond film were minute ones that did not penetrate the film.
ウエハAは、ダイヤモンド膜側が凹状に反り、反り量が13μmであり、ダイヤモンド膜のクラック本数密度が多であり、ダイヤモンド膜の転位密度が9×105cm-2であった。ウエハBは、ダイヤモンド膜側が凹状に反り、反り量が7μmであり、ダイヤモンド膜のクラック本数密度が少であり、ダイヤモンド膜の転位密度が7×105cm-2であった。ウエハCは、ダイヤモンド膜側が凹状に反り、反り量が4μmであり、ダイヤモンド膜のクラック本数密度が少であり、ダイヤモンド膜の転位密度が3×105cm-2であった。ウエハDは、ダイヤモンド膜側が凸状に反り、反り量が2μmであり、ダイヤモンド膜のクラック本数密度が極少であり、ダイヤモンド膜の転位密度が1×105cm-2であった。ウエハEは、ダイヤモンド膜側が凸状に反り、反り量が3μmであり、ダイヤモンド膜のクラック本数密度が極少であり、ダイヤモンド膜の転位密度が2×105cm-2であった。ウエハFは、ダイヤモンド膜側が凸状に反り、反り量が6μmであり、ダイヤモンド膜のクラック本数密度が少であり、ダイヤモンド膜の転位密度が5×105cm-2であった。ウエハGは、ダイヤモンド膜側が凸状に反り、反り量が9μmであり、ダイヤモンド膜のクラック本数密度が少であり、ダイヤモンド膜の転位密度が8×105cm-2であった。ウエハHは、ダイヤモンド膜側が凸状に反り、反り量が14μmであり、ダイヤモンド膜のクラック本数密度が多であり、ダイヤモンド膜の転位密度が10×105cm-2であった。 The wafer A warped in a concave shape on the diamond film side, the warpage amount was 13 μm, the diamond film had a large number of cracks, and the dislocation density of the diamond film was 9 × 10 5 cm −2 . Wafer B warped in a concave shape on the diamond film side, the warpage amount was 7 μm, the number of cracks in the diamond film was small, and the dislocation density of the diamond film was 7 × 10 5 cm −2 . The wafer C warped in a concave shape on the diamond film side, the warpage amount was 4 μm, the crack number density of the diamond film was small, and the dislocation density of the diamond film was 3 × 10 5 cm −2 . The wafer D was warped convexly on the diamond film side, the warpage amount was 2 μm, the crack number density of the diamond film was extremely small, and the dislocation density of the diamond film was 1 × 10 5 cm −2 . The wafer E was warped convexly on the diamond film side, the warpage amount was 3 μm, the crack number density of the diamond film was extremely small, and the dislocation density of the diamond film was 2 × 10 5 cm −2 . The wafer F was warped convexly on the diamond film side, the warpage amount was 6 μm, the crack number density of the diamond film was small, and the dislocation density of the diamond film was 5 × 10 5 cm −2 . The wafer G was warped in a convex shape on the diamond film side, the warpage amount was 9 μm, the crack number density of the diamond film was small, and the dislocation density of the diamond film was 8 × 10 5 cm −2 . The wafer H was warped convexly on the diamond film side, the warpage amount was 14 μm, the crack number density of the diamond film was large, and the dislocation density of the diamond film was 10 × 10 5 cm −2 .
4.支持基板の除去工程
図2(C)を参照して、上記で得られたウエハA〜Hを、10質量%のフッ化水素酸水溶液に浸漬することにより、支持基板A〜H(支持基板11)およびSiO2層(接着層12)を溶解させることにより除去して、ダイヤモンド単結晶膜(単結晶膜13)の主面13m上に成膜されたダイヤモンド膜A〜H(ダイヤモンド系膜20)が得られた。なお、ウエハA〜Hから支持基板A〜HおよびSiO2層が除去されたダイヤモンド膜A〜H(ダイヤモンド系膜20)においても反りがCorning Tropel社のFM200EWaferを用いて観察される光干渉縞による測定により認められ、ダイヤモンド膜A〜Hの反りの大小関係には、ウエハA〜Hにおける反りの大小関係が維持されていた。
4). Step of removing support substrate Referring to FIG. 2C, wafers A to H obtained above are immersed in a 10% by mass hydrofluoric acid aqueous solution, thereby supporting substrates A to H (
表1を参照して、支持基板の主面内の熱膨張係数(平均熱膨張係数αS)がダイヤモンド結晶の熱膨張係数(平均熱膨張係数αD)の0.8倍より大きく1.2倍より小さい(すなわち、0.8<(αS/αD比)<1.2)支持基板を有する複合基板を用いることにより(ウエハB〜G)、反りが小さくクラックの発生が少なく転位密度が低く結晶性の良好なダイヤモンド膜を成膜することができた。また、ダイヤモンド膜の反りおよび転位密度をさらに低減する観点から、複合基板の支持基板の主面内の熱膨張係数(平均熱膨張係数αS)は、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数(平均熱膨張係数αD)の0.9倍より大きく1.1倍より小さいこと(すなわち、0.9<(αS/αD比)<1.1)(ウエハC〜F)が好ましく、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数αDの0.98倍より大きく1.02倍より小さいこと(すなわち、0.98<(αS/αD比)<1.02)(ウエハD〜E)がより好ましい。 Referring to Table 1, the thermal expansion coefficient (average thermal expansion coefficient α S ) in the main surface of the support substrate is greater than 0.8 times the thermal expansion coefficient (average thermal expansion coefficient α D ) of the diamond crystal and is 1.2. By using a composite substrate having a support substrate smaller than twice (ie, 0.8 <(α S / α D ratio) <1.2) (wafers B to G), warpage is small, cracks are generated, and dislocation density is small. A diamond film having low crystallinity and good crystallinity could be formed. From the viewpoint of further reducing the warpage and dislocation density of the diamond film, the thermal expansion coefficient (average thermal expansion coefficient α S ) in the main surface of the support substrate of the composite substrate is the thermal expansion coefficient (average thermal expansion coefficient) of the diamond crystal. α D ) is preferably larger than 0.9 times and smaller than 1.1 times (that is, 0.9 <(α S / α D ratio) <1.1) (wafers C to F). It is more preferable that the expansion coefficient α D is larger than 0.98 times and smaller than 1.02 times (that is, 0.98 <(α S / α D ratio) <1.02) (wafers D to E).
なお、上記実施例においては、複合基板上に非ドーピングのダイヤモンド膜を成膜した例を示したが、ドーピングによりn型またはp型の導電性が付与されたダイヤモンド膜を成膜した場合、ドーピングにより比抵抗が高められたダイヤモンド膜を成膜した場合にも、上記実施例とほぼ同一の結果が得られた。 In the above embodiment, an example is shown in which an undoped diamond film is formed on a composite substrate. However, when a diamond film to which n-type or p-type conductivity is imparted by doping is formed, doping is performed. Even when a diamond film having a higher specific resistance was formed, the same result as in the above example was obtained.
また、ダイヤモンド膜に替えて、ダイヤモンド・ライク・カーボン(DLC)膜などのダイヤモンド系膜を成膜した場合にも上記実施例と同様の結果が得られた。 In addition, when a diamond-based film such as a diamond-like carbon (DLC) film was formed instead of the diamond film, the same result as in the above example was obtained.
本発明の実施においては、ダイヤモンド系膜の成膜の際にELO(Epitaxial Lateral Overgrowth)技術などの公知の転位低減技術を適用できる。 In the practice of the present invention, a known dislocation reduction technique such as an ELO (Epitaxial Lateral Overgrowth) technique can be applied when forming a diamond-based film.
また、複合基板にダイヤモンド系膜を成膜した後に、複合基板の支持基板などを除去する際には、ダイヤモンド系膜を別の支持基板に転写してもよい。 Further, after removing the diamond-based film on the composite substrate, the diamond-based film may be transferred to another support substrate when the support substrate of the composite substrate is removed.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 複合基板、11 支持基板、11m,12m,12am,12bn,13m,13n,20m,21m,23m,30n 主面、12,12a,12b 接着層、13 単結晶膜、20 ダイヤモンド系膜、21 ダイヤモンド系バッファ層、23 ダイヤモンド系単結晶層、30 下地基板、40 ワックス。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記支持基板の主面内の熱膨張係数が、ダイヤモンド結晶の熱膨張係数に比べて、0.8倍より大きく1.2倍より小さく、
前記単結晶膜は、主面が(001)面であるSi膜、主面が(001)面であるダイヤモンド膜、主面が(001)面であるGaAs膜のいずれかの膜である複合基板。 A support substrate that dissolves in an acid, and a single crystal film disposed on a main surface side of the support substrate,
Thermal expansion coefficient of the main surface of the supporting substrate, as compared to the thermal expansion coefficient of diamond crystals, rather less than the 1.2 times greater than 0.8 times,
The single crystal film is a composite substrate that is any one of a Si film whose principal surface is a (001) plane, a diamond film whose principal surface is a (001) plane, and a GaAs film whose principal surface is a (001) plane. .
前記支持基板の主面側に配置されている前記単結晶膜の主面上にダイヤモンド系膜を成膜する工程と、を含むダイヤモンド系膜の製造方法。 A support substrate that dissolves in an acid, and a single crystal film that is disposed on a main surface side of the support substrate, and a thermal expansion coefficient in the main surface of the support substrate is larger than that of a diamond crystal. , rather less than the 1.2 times greater than 0.8 times, the single crystal film, Si film is major surface (001) plane, the diamond film is major surface (001) plane, main surface (001 ) Preparing a composite substrate that is one of the GaAs films that are surfaces ;
Forming a diamond-based film on the main surface of the single crystal film disposed on the main surface side of the support substrate.
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