ダイヤモンド薄膜及びその製造方法
【課題】積層欠陥及び貫通転位の密度が十分に低いダイヤモンド薄膜構造とその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のダイヤモンド薄膜構造は、基板と、基板の主方位面の一部を覆うマスク材と、基板の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜とで構成されるダイヤモンド薄膜構造であって、ダイヤモンド薄膜は、マスク材の上に形成され、ダイヤモンド薄膜の結晶方位は基板の結晶方位とそろっており、基板の主方位面の一部にストライプ状の溝が形成され、マスク材は、ストライプ状の溝を覆うように配置されている。
【解決手段】本発明のダイヤモンド薄膜構造は、基板と、基板の主方位面の一部を覆うマスク材と、基板の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜とで構成されるダイヤモンド薄膜構造であって、ダイヤモンド薄膜は、マスク材の上に形成され、ダイヤモンド薄膜の結晶方位は基板の結晶方位とそろっており、基板の主方位面の一部にストライプ状の溝が形成され、マスク材は、ストライプ状の溝を覆うように配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイヤモンド薄膜及びその製造方法に関し、より詳細には、結晶欠陥と不純物の少ない高品質なダイヤモンド薄膜及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大面積のダイヤモンド基板を低コストで製造する目的で、ダイヤモンド薄膜のヘテロエピタキシャル成長が行われている。ヘテロエピタキシャル成長のための基板としては、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金等が用いられている。これらの基板上にヘテロエピタキシャル成長したダイヤモンド薄膜には、例えば貫通転位及び積層欠陥等の結晶欠陥が多数含まれていることが問題となっている。貫通転位とは、結晶中の原子の位置が本来の位置からずれる転位欠陥が伝播して、結晶中に突き抜けることである。積層欠陥とは、結晶の原子面の積み重ねの順序が乱れている部分のことである。これらの結晶欠陥は、薄膜の結晶性の乱れに起因して発生する。結晶欠陥が増加すると、リーク電流が増大し、高出力が得られない。更に、キャリア移動速度が遅くなり、デバイスの動作速度が低下する。
【０００３】
一方、砒化ガリウム及び窒化ガリウムのヘテロエピタキシャル成長において、基板の主方位面上にマスク材を形成した後に、横方向エピタキシャル成長を行うことによって、貫通転位密度を著しく減少させることが可能になった。貫通転位密度とは、単位面積あたりの貫通転位の密度である。基板の主方位面上にマスク材を形成すると、貫通転位がマスク材によって遮られ、横方向エピタキシャル成長を行うことにより、貫通転位も横方向に曲がり、薄膜表面を突き抜ける貫通転位が減る。この方法により、サファイア基板上の窒化ガリウムの貫通転位密度が数桁減少することが報告されている（非特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、例えば酸化シリコン又は窒化シリコンのような一般的なマスク材を形成したダイヤモンド基板をマイクロ波励起化学気相成長装置にセットして、ダイヤモンド薄膜を横方向エピタキシャル成長させると、プラズマによるダメージでマスク材が消失するという問題があった。更に、主方位面の方位に対するマスク材のストライプの方向が分かっておらず、ダイヤモンド薄膜がうまく横方向エピタキシャル成長しないという問題があった。これらの問題のため、ダイヤモンド薄膜のヘテロエピタキシャル成長に対して横方向へテロエピタキシャル成長を適用することは極めて困難であった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Thick GaN epitaxial growth with low dislocation density by hydride vapor phase epitaxy, Akira Usui, Haruo sunakawa, Akira Sakai and Atsushi Yamaguchi, Japanese Journal of Applied Physics36(1997)pp.L899-L902.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したように、ダイヤモンド薄膜のヘテロエピタキシャル成長において、貫通転位密度が高く、結晶品質が悪いという問題が存在した。本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、積層欠陥及び貫通転位の密度が十分に低いダイヤモンド薄膜構造とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載のダイヤモンド薄膜構造は、基板と、基板の主方位面の一部を覆うマスク材と、基板の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜とで構成され、ダイヤモンド薄膜は、マスク材の上に形成され、ダイヤモンド薄膜の結晶方位は基板の結晶方位とそろっており、基板の主方位面の一部にストライプ状の溝が形成され、マスク材は、ストライプ状の溝を覆うように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１に記載のダイヤモンド薄膜構造において、マスク材は、基板上に積層されることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１又は２に記載のダイヤモンド薄膜構造において、マスク材が、基板上でストライプ状に配置されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１から３のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造において、基板が（００１）面を主方位面とする結晶基板であり、マスク材の配置方向が＜１００＞、又は、＜１１０＞のいずれかであることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１から３のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造において、基板は（１１０）面を主方位面とする結晶基板であり、マスク材の配置方向が＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、又は、＜１−１１＞のいずれかであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１から３のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造において、基板は（１１１）面を主方位面とする結晶基板であり、マスク材の配置方向が＜−２１１＞、又は、＜１１０＞であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１から６のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造において、マスク材は、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜から成ることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１から６のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造において、マスク材は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜と、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜の二層膜であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載のダイヤモンド薄膜製造方法は、結晶基板にストライプ状の溝を形成する工程と、ストライプ状の溝を覆うストライプ状のマスク材を配置する工程と、結晶基板と所定の方位関係をとってダイヤモンド薄膜を横方向エピタキシャル成長させる工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、結晶欠陥密度及び不純物密度の低い高品質なダイヤモンド薄膜構造とその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】参考例にかかるダイヤモンド薄膜構造を示す。
【図２】参考例にかかるダイヤモンド薄膜構造の製造方法を示す。
【図３】実施例にかかるダイヤモンド薄膜構造を示す。
【図４】実施例にかかるダイヤモンド薄膜構造の製造方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
＜参考例＞
図１は、本発明の参考例にかかるダイヤモンド薄膜構造を示す。このダイヤモンド薄膜構造は、ダイヤモンド基板１０１と、ダイヤモンド基板１０１の主方位面の一部を覆うマスク材１０２と、ダイヤモンド基板１０１の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜１０３とで構成されている。ここで、主方位面とは、ダイヤモンド基板１０１にダイヤモンド薄膜１０３が形成される面を指す。ダイヤモンド基板１０１は、図１における（００１）面を主方位面とする。マスク材１０２は、厚さ１００ｎｍでストライプ形状のチタン薄膜であり、ストライプの方向は＜１００＞である。ストライプの幅は、０．１μｍから１０ｍｍの範囲で設定でき、ストライプ同士の間隙の幅は、０．１μｍから１００μｍの範囲で設定できる。ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１と結晶方位がそろっている。さらに、ダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２の上に形成され、マスク材と直接接している。
【００１９】
貫通転位１０４ａ及び１０４ｂは、各々、ダイヤモンド基板１０１に存在する。貫通転位１０４ａは、マスク材１０２で覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面を介してダイヤモンド薄膜１０３まで貫通している。一方、貫通転位１０４ｂは、マスク材１０２によってダイヤモンド薄膜１０３への伝播を遮られている。その結果、ダイヤモンド薄膜の貫通転位密度は低下し、結晶性が向上した。更に、結晶性が向上したことに起因して、不純物及び積層欠陥も低下した。また、マスク材１０２の直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３に、貫通転位が全くないことが透過型電子顕微鏡による観察から明らかとなった。同観察から、ダイヤモンド薄膜１０３及びダイヤモンド基板１０１の結晶方位がそろっており、エピタキシャルな関係が成立していた。
【００２０】
ダイヤモンド基板１０１の主方位面の方位とマスク材１０２のストライプの方向との組み合わせとして、（００１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜１１０＞とすることができる。又は、（１１０）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、あるいは、＜１−１１＞とすることができる。又は、（１１１）面を主方位面とし、ストライプの方向を＜−２１１＞、あるいは、＜１１０＞とすることができる。
【００２１】
ダイヤモンド基板１０１の代わりに、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金上のヘテロエピタキシャルダイヤモンドを用いることができる。
【００２２】
マスク材１０２としては、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜を用いることができる。または、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜とチタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜との二層膜を用いることができる。
【００２３】
図２は、参考例にかかるダイヤモンド薄膜の製造方法を示す。（００１）面を主方位面とするダイヤモンド基板１０１の主方位面にチタン薄膜を真空蒸着法で形成する。図２ａに示すように、フォトリソグラフィーにより、ダイヤモンド基板１０１に＜１００＞方向のストライプ状マスク材１０２をパターニングする。次に、パターニングされたダイヤモンド基板１０１をマイクロ波励起化学気相成長装置にセットし、メタンを原料ガス、水素を希釈ガスとしてダイヤモンド薄膜の成長を行う。ここで、基板温度は、６００〜８５０℃とする。図２ｂに示すように、初期過程において、ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１のマスク材１０２で覆われていない部分の主方位面上で成長する。更に成長を続けたところ、図２ｃに示すように、ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１の主方位面に対して垂直方向にエピタキシャル成長するだけでなく、マスク材１０２の表面上で横方向エピタキシャル成長する。その後も成長を続けることにより、図２ｄに示すように、ダイヤモンド薄膜１０３は、コアレッセンスして連続膜を形成し、マスク材１０２はダイヤモンド薄膜１０３で埋め込まれる。ここで、貫通転位１０４、１０４ａ及び１０４ｂは、各々、ダイヤモンド基板１０１に存在する。貫通転位１０４ａは、マスク材１０２で覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面を介してダイヤモンド薄膜１０３まで貫通する。貫通転位１０４ｂは、マスク材１０２によってダイヤモンド薄膜１０３への伝播が遮られる。その結果、ダイヤモンド薄膜１０３の貫通転位密度は低下し、結晶性が向上した。更に、結晶性が向上したことに起因して、不純物及び積層欠陥の密度も低下した。また、ダイヤモンド薄膜１０３がマスク材１０２の表面と接していることにより、マスク材１０２の直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３の貫通転位は全くなかった。
【００２４】
ダイヤモンド基板１０１の主方位面の方位とマスク材１０２のストライプの方向との組み合わせとして、（００１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜１１０＞とすることができる。又は、（１１０）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、あるいは、＜１−１１＞とすることができる。又は、（１１１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜−２１１＞、あるいは、＜１１０＞とすることができる。このような組合せとすることによって、横エピタキシャル成長の過程で、例えば、図２に示されるダイヤモンド薄膜１０３の側面が安定な低指数面となり、横エピタキシャル成長部分の結晶性及び表面平坦性が向上する。逆に、このような組み合わせでないと、横エピタキシャル成長部分の結晶性及び表面平坦性が損なわれるとともに、横エピタキシャル成長部がコアレッセンスしたときに合体部分が欠陥だらけとなる。
【００２５】
ダイヤモンド基板１０１の代わりに、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金上のヘテロエピタキシャルダイヤモンドを用いることができる。
【００２６】
マスク材１０２として、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜を用いることができる。チタン、白金、イリジウム、及びタングステンは融点が高く、タイヤモンド薄膜の成長温度でも融解しない。さらに、化学的な耐性も高く、マイクロ波励起化学気相成長装置内でプラズマにさらされてもダメージを受けない。
【００２７】
または、マスク材１０２として、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜とチタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜との二層膜を用いることができる。上記のいずれかから成る誘電体と上記のいずれかから成る金属薄膜との二層膜のマスク材１０２は、金属薄膜だけから成るマスク材１０２に比べ、ダイヤモンド基板１０１との接着性が優れている。
【００２８】
＜実施例＞
図３は、本発明の実施例にかかるダイヤモンド薄膜構造を示す。このダイヤモンド薄膜構造は、ダイヤモンド基板１０１と、ダイヤモンド基板１０１の主方位面の一部に形成された溝１０２ａと、溝１０２ａを覆うマスク材１０２ｂと、ダイヤモンド基板１０１の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜１０３とで構成される。ダイヤモンド基板１０１は、（００１）面を主方位面とする。溝１０２ａは、深さ５００ｎｍでストライプ形状の溝であり、ストライプの方向は（１００）である。ここで、溝の幅は、０．１μｍから１０ｍｍの範囲で設定でき、溝同士の間隙の幅は０．１μｍから１００μｍの範囲で設定できる。更に、溝の深さは、マスク材１０２ｂの厚さより大きければよい。マスク材１０２ｂは、厚さ１００ｎｍのチタン薄膜である。ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１と結晶方位がそろっている。さらに、ダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂの上に形成され、マスク材１０２ｂと直接接していない。
【００２９】
貫通転位１０４ａ及び１０４ｂは、各々、ダイヤモンド基板１０１に存在する。貫通転位１０４ａは、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂで覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面を介してダイヤモンド薄膜１０３まで貫通している。一方、貫通転位１０４ｂは、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂによってダイヤモンド薄膜１０３への伝播が遮られている。その結果、ダイヤモンド薄膜１０３の貫通転位密度は低下し、結晶性が向上した。更に、結晶性が向上したことに起因して、不純物及び積層欠陥の密度も低下した。また、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂの直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３には貫通転位が全くないことが透過型電子顕微鏡による観察から明らかとなった。同観察から、ダイヤモンド薄膜１０３及びダイヤモンド基板１０１の結晶方位がそろっており、エピタキシャルな関係が成立していた。また、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂの直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂに直接接していないため、参考例で示したダイヤモンド薄膜よりも更に不純物濃度の低い高品質な結晶であった。
【００３０】
ダイヤモンド基板１０１の主方位面の方位と溝１０２ａのストライプの方向との組み合わせとして、（００１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜１１０＞とすることができる。又は、（１１０）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、あるいは、＜１−１１＞とすることができる。又は、（１１１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜−２１１＞、あるいは、＜１１０＞とすることができる。
【００３１】
ダイヤモンド基板１０１の代わりに、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金上のヘテロエピタキシャルダイヤモンドを用いることができる。
【００３２】
マスク材１０２ｂとしては、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜を用いることができる。または、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜とチタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜との二層膜を用いることができる。
【００３３】
図４は、実施例にかかるダイヤモンド薄膜構造の製造方法を示す。図４ａに示すように、（００１）面を主方位面とするダイヤモンド基板１０１の主方位面に、フォトリソグラフィー及びドライエッチング法により、＜１００＞方向のストライプ状の溝１０２ａを形成する。次に、図４ｂに示すように、チタン薄膜を真空蒸着法で形成し、フォトリソグラフィーにより、ダイヤモンド基板１０１にストライプ状の溝１０２ａを覆うマスク材１０２ｂをパターニングする。次に、パターニングされたダイヤモンド基板１０１をマイクロ波励起化学気相成長装置にセットし、メタンを原料ガス、水素を希釈ガスとしてダイヤモンド薄膜の成長を行う。ここで、基板温度は、６００〜８５０℃とする。初期過程において、ダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂで覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面上で成長する。このとき、図４ｃに示すように、ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１の主方位面に対して垂直方向にエピタキシャル成長するだけでなく、マスク材１０２ｂの表面上で横方向エピタキシャル成長する。ただし、ダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂの表面とは接せずに、分離して横方向エピタキシャル成長する。その後も成長を続けることにより、図４ｄに示すように、ダイヤモンド薄膜１０３は、コアレッセンスして連続膜を形成し、マスク材１０２ｂはダイヤモンド薄膜１０３で埋め込まれる。また、貫通転位１０４、１０４ａ及び１０４ｂは、各々、ダイヤモンド基板１０１に存在する。貫通転位１０４ａは、溝１０２ａで覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面を介してダイヤモンド薄膜１０３まで貫通している。一方、貫通転位１０４ｂは、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂによってダイヤモンド薄膜１０３への伝播が遮られている。その結果、ダイヤモンド薄膜１０３の貫通転位密度は低下し、結晶性が向上した。更に、結晶性が向上したことに起因して、不純物及び積層欠陥の密度も低下した。また、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂの直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３には貫通転位が全くないことが透過型電子顕微鏡による観察から明らかとなった。また、同観察から、ダイヤモンド基板１０１及びダイヤモンド薄膜１０３の結晶方位はそろっており、エピタキシャルな関係が成立していた。また、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂの直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂに直接接していないため、参考例で示したダイヤモンド薄膜よりも更に不純物濃度の低い高品質な結晶であった。
【００３４】
ダイヤモンド基板１０１の主方位面の方位と溝１０２ａのストライプの方向との組み合わせとして、（００１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜１１０＞とすることができる。又は、（１１０）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、あるいは、＜１−１１＞とすることができる。又は、（１１１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜−２１１＞、あるいは、＜１１０＞とすることができる。このような組合せとすることによって、横エピタキシャル成長の過程で、例えば、図４に示されるダイヤモンド薄膜１０３の側面が安定な低指数面となり、横エピタキシャル成長部分の結晶性及び表面平坦性が向上する。逆に、このような組み合わせでないと、横エピタキシャル成長部分の結晶性及び表面平坦性が損なわれるとともに、横エピタキシャル成長部がコアレッセンスしたときに合体部分が欠陥だらけとなる。
【００３５】
ダイヤモンド基板１０１の代わりに、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金上のヘテロエピタキシャルダイヤモンドを用いることができる。
【００３６】
マスク材１０２ｂとしては、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜を用いることができる。チタン、白金、イリジウム、及びタングステンは融点が高く、タイヤモンド薄膜の成長温度でも融解しない。さらに、化学的な耐性も高く、マイクロ波励起化学気相成長装置内でプラズマにさらされてもダメージを受けない。
【００３７】
または、マスク材１０２ｂとして、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜とチタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜との二層膜を用いることができる。上記のいずれかから成る誘電体と上記のいずれかから成る金属薄膜との二層膜のマスク材１０２ｂは、金属薄膜だけから成るマスク材１０２ｂに比べ、ダイヤモンド基板１０１との接着性が優れている。
【符号の説明】
【００３８】
１０１ ダイヤモンド基板
１０２ マスク材
１０２ａ 溝
１０２ｂ 溝に形成されたマスク材
１０３ ダイヤモンド薄膜
１０４ 貫通転位
１０４ａ 貫通転位
１０４ｂ 貫通転位
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイヤモンド薄膜及びその製造方法に関し、より詳細には、結晶欠陥と不純物の少ない高品質なダイヤモンド薄膜及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大面積のダイヤモンド基板を低コストで製造する目的で、ダイヤモンド薄膜のヘテロエピタキシャル成長が行われている。ヘテロエピタキシャル成長のための基板としては、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金等が用いられている。これらの基板上にヘテロエピタキシャル成長したダイヤモンド薄膜には、例えば貫通転位及び積層欠陥等の結晶欠陥が多数含まれていることが問題となっている。貫通転位とは、結晶中の原子の位置が本来の位置からずれる転位欠陥が伝播して、結晶中に突き抜けることである。積層欠陥とは、結晶の原子面の積み重ねの順序が乱れている部分のことである。これらの結晶欠陥は、薄膜の結晶性の乱れに起因して発生する。結晶欠陥が増加すると、リーク電流が増大し、高出力が得られない。更に、キャリア移動速度が遅くなり、デバイスの動作速度が低下する。
【０００３】
一方、砒化ガリウム及び窒化ガリウムのヘテロエピタキシャル成長において、基板の主方位面上にマスク材を形成した後に、横方向エピタキシャル成長を行うことによって、貫通転位密度を著しく減少させることが可能になった。貫通転位密度とは、単位面積あたりの貫通転位の密度である。基板の主方位面上にマスク材を形成すると、貫通転位がマスク材によって遮られ、横方向エピタキシャル成長を行うことにより、貫通転位も横方向に曲がり、薄膜表面を突き抜ける貫通転位が減る。この方法により、サファイア基板上の窒化ガリウムの貫通転位密度が数桁減少することが報告されている（非特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、例えば酸化シリコン又は窒化シリコンのような一般的なマスク材を形成したダイヤモンド基板をマイクロ波励起化学気相成長装置にセットして、ダイヤモンド薄膜を横方向エピタキシャル成長させると、プラズマによるダメージでマスク材が消失するという問題があった。更に、主方位面の方位に対するマスク材のストライプの方向が分かっておらず、ダイヤモンド薄膜がうまく横方向エピタキシャル成長しないという問題があった。これらの問題のため、ダイヤモンド薄膜のヘテロエピタキシャル成長に対して横方向へテロエピタキシャル成長を適用することは極めて困難であった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Thick GaN epitaxial growth with low dislocation density by hydride vapor phase epitaxy, Akira Usui, Haruo sunakawa, Akira Sakai and Atsushi Yamaguchi, Japanese Journal of Applied Physics36(1997)pp.L899-L902.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したように、ダイヤモンド薄膜のヘテロエピタキシャル成長において、貫通転位密度が高く、結晶品質が悪いという問題が存在した。本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、積層欠陥及び貫通転位の密度が十分に低いダイヤモンド薄膜構造とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載のダイヤモンド薄膜構造は、基板と、基板の主方位面の一部を覆うマスク材と、基板の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜とで構成され、ダイヤモンド薄膜は、マスク材の上に形成され、ダイヤモンド薄膜の結晶方位は基板の結晶方位とそろっており、基板の主方位面の一部にストライプ状の溝が形成され、マスク材は、ストライプ状の溝を覆うように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１に記載のダイヤモンド薄膜構造において、マスク材は、基板上に積層されることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１又は２に記載のダイヤモンド薄膜構造において、マスク材が、基板上でストライプ状に配置されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１から３のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造において、基板が（００１）面を主方位面とする結晶基板であり、マスク材の配置方向が＜１００＞、又は、＜１１０＞のいずれかであることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１から３のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造において、基板は（１１０）面を主方位面とする結晶基板であり、マスク材の配置方向が＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、又は、＜１−１１＞のいずれかであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１から３のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造において、基板は（１１１）面を主方位面とする結晶基板であり、マスク材の配置方向が＜−２１１＞、又は、＜１１０＞であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１から６のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造において、マスク材は、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜から成ることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載のダイヤモンド薄膜構造は、請求項１から６のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造において、マスク材は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜と、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜の二層膜であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載のダイヤモンド薄膜製造方法は、結晶基板にストライプ状の溝を形成する工程と、ストライプ状の溝を覆うストライプ状のマスク材を配置する工程と、結晶基板と所定の方位関係をとってダイヤモンド薄膜を横方向エピタキシャル成長させる工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、結晶欠陥密度及び不純物密度の低い高品質なダイヤモンド薄膜構造とその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】参考例にかかるダイヤモンド薄膜構造を示す。
【図２】参考例にかかるダイヤモンド薄膜構造の製造方法を示す。
【図３】実施例にかかるダイヤモンド薄膜構造を示す。
【図４】実施例にかかるダイヤモンド薄膜構造の製造方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
＜参考例＞
図１は、本発明の参考例にかかるダイヤモンド薄膜構造を示す。このダイヤモンド薄膜構造は、ダイヤモンド基板１０１と、ダイヤモンド基板１０１の主方位面の一部を覆うマスク材１０２と、ダイヤモンド基板１０１の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜１０３とで構成されている。ここで、主方位面とは、ダイヤモンド基板１０１にダイヤモンド薄膜１０３が形成される面を指す。ダイヤモンド基板１０１は、図１における（００１）面を主方位面とする。マスク材１０２は、厚さ１００ｎｍでストライプ形状のチタン薄膜であり、ストライプの方向は＜１００＞である。ストライプの幅は、０．１μｍから１０ｍｍの範囲で設定でき、ストライプ同士の間隙の幅は、０．１μｍから１００μｍの範囲で設定できる。ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１と結晶方位がそろっている。さらに、ダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２の上に形成され、マスク材と直接接している。
【００１９】
貫通転位１０４ａ及び１０４ｂは、各々、ダイヤモンド基板１０１に存在する。貫通転位１０４ａは、マスク材１０２で覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面を介してダイヤモンド薄膜１０３まで貫通している。一方、貫通転位１０４ｂは、マスク材１０２によってダイヤモンド薄膜１０３への伝播を遮られている。その結果、ダイヤモンド薄膜の貫通転位密度は低下し、結晶性が向上した。更に、結晶性が向上したことに起因して、不純物及び積層欠陥も低下した。また、マスク材１０２の直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３に、貫通転位が全くないことが透過型電子顕微鏡による観察から明らかとなった。同観察から、ダイヤモンド薄膜１０３及びダイヤモンド基板１０１の結晶方位がそろっており、エピタキシャルな関係が成立していた。
【００２０】
ダイヤモンド基板１０１の主方位面の方位とマスク材１０２のストライプの方向との組み合わせとして、（００１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜１１０＞とすることができる。又は、（１１０）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、あるいは、＜１−１１＞とすることができる。又は、（１１１）面を主方位面とし、ストライプの方向を＜−２１１＞、あるいは、＜１１０＞とすることができる。
【００２１】
ダイヤモンド基板１０１の代わりに、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金上のヘテロエピタキシャルダイヤモンドを用いることができる。
【００２２】
マスク材１０２としては、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜を用いることができる。または、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜とチタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜との二層膜を用いることができる。
【００２３】
図２は、参考例にかかるダイヤモンド薄膜の製造方法を示す。（００１）面を主方位面とするダイヤモンド基板１０１の主方位面にチタン薄膜を真空蒸着法で形成する。図２ａに示すように、フォトリソグラフィーにより、ダイヤモンド基板１０１に＜１００＞方向のストライプ状マスク材１０２をパターニングする。次に、パターニングされたダイヤモンド基板１０１をマイクロ波励起化学気相成長装置にセットし、メタンを原料ガス、水素を希釈ガスとしてダイヤモンド薄膜の成長を行う。ここで、基板温度は、６００〜８５０℃とする。図２ｂに示すように、初期過程において、ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１のマスク材１０２で覆われていない部分の主方位面上で成長する。更に成長を続けたところ、図２ｃに示すように、ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１の主方位面に対して垂直方向にエピタキシャル成長するだけでなく、マスク材１０２の表面上で横方向エピタキシャル成長する。その後も成長を続けることにより、図２ｄに示すように、ダイヤモンド薄膜１０３は、コアレッセンスして連続膜を形成し、マスク材１０２はダイヤモンド薄膜１０３で埋め込まれる。ここで、貫通転位１０４、１０４ａ及び１０４ｂは、各々、ダイヤモンド基板１０１に存在する。貫通転位１０４ａは、マスク材１０２で覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面を介してダイヤモンド薄膜１０３まで貫通する。貫通転位１０４ｂは、マスク材１０２によってダイヤモンド薄膜１０３への伝播が遮られる。その結果、ダイヤモンド薄膜１０３の貫通転位密度は低下し、結晶性が向上した。更に、結晶性が向上したことに起因して、不純物及び積層欠陥の密度も低下した。また、ダイヤモンド薄膜１０３がマスク材１０２の表面と接していることにより、マスク材１０２の直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３の貫通転位は全くなかった。
【００２４】
ダイヤモンド基板１０１の主方位面の方位とマスク材１０２のストライプの方向との組み合わせとして、（００１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜１１０＞とすることができる。又は、（１１０）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、あるいは、＜１−１１＞とすることができる。又は、（１１１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜−２１１＞、あるいは、＜１１０＞とすることができる。このような組合せとすることによって、横エピタキシャル成長の過程で、例えば、図２に示されるダイヤモンド薄膜１０３の側面が安定な低指数面となり、横エピタキシャル成長部分の結晶性及び表面平坦性が向上する。逆に、このような組み合わせでないと、横エピタキシャル成長部分の結晶性及び表面平坦性が損なわれるとともに、横エピタキシャル成長部がコアレッセンスしたときに合体部分が欠陥だらけとなる。
【００２５】
ダイヤモンド基板１０１の代わりに、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金上のヘテロエピタキシャルダイヤモンドを用いることができる。
【００２６】
マスク材１０２として、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜を用いることができる。チタン、白金、イリジウム、及びタングステンは融点が高く、タイヤモンド薄膜の成長温度でも融解しない。さらに、化学的な耐性も高く、マイクロ波励起化学気相成長装置内でプラズマにさらされてもダメージを受けない。
【００２７】
または、マスク材１０２として、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜とチタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜との二層膜を用いることができる。上記のいずれかから成る誘電体と上記のいずれかから成る金属薄膜との二層膜のマスク材１０２は、金属薄膜だけから成るマスク材１０２に比べ、ダイヤモンド基板１０１との接着性が優れている。
【００２８】
＜実施例＞
図３は、本発明の実施例にかかるダイヤモンド薄膜構造を示す。このダイヤモンド薄膜構造は、ダイヤモンド基板１０１と、ダイヤモンド基板１０１の主方位面の一部に形成された溝１０２ａと、溝１０２ａを覆うマスク材１０２ｂと、ダイヤモンド基板１０１の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜１０３とで構成される。ダイヤモンド基板１０１は、（００１）面を主方位面とする。溝１０２ａは、深さ５００ｎｍでストライプ形状の溝であり、ストライプの方向は（１００）である。ここで、溝の幅は、０．１μｍから１０ｍｍの範囲で設定でき、溝同士の間隙の幅は０．１μｍから１００μｍの範囲で設定できる。更に、溝の深さは、マスク材１０２ｂの厚さより大きければよい。マスク材１０２ｂは、厚さ１００ｎｍのチタン薄膜である。ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１と結晶方位がそろっている。さらに、ダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂの上に形成され、マスク材１０２ｂと直接接していない。
【００２９】
貫通転位１０４ａ及び１０４ｂは、各々、ダイヤモンド基板１０１に存在する。貫通転位１０４ａは、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂで覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面を介してダイヤモンド薄膜１０３まで貫通している。一方、貫通転位１０４ｂは、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂによってダイヤモンド薄膜１０３への伝播が遮られている。その結果、ダイヤモンド薄膜１０３の貫通転位密度は低下し、結晶性が向上した。更に、結晶性が向上したことに起因して、不純物及び積層欠陥の密度も低下した。また、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂの直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３には貫通転位が全くないことが透過型電子顕微鏡による観察から明らかとなった。同観察から、ダイヤモンド薄膜１０３及びダイヤモンド基板１０１の結晶方位がそろっており、エピタキシャルな関係が成立していた。また、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂの直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂに直接接していないため、参考例で示したダイヤモンド薄膜よりも更に不純物濃度の低い高品質な結晶であった。
【００３０】
ダイヤモンド基板１０１の主方位面の方位と溝１０２ａのストライプの方向との組み合わせとして、（００１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜１１０＞とすることができる。又は、（１１０）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、あるいは、＜１−１１＞とすることができる。又は、（１１１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜−２１１＞、あるいは、＜１１０＞とすることができる。
【００３１】
ダイヤモンド基板１０１の代わりに、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金上のヘテロエピタキシャルダイヤモンドを用いることができる。
【００３２】
マスク材１０２ｂとしては、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜を用いることができる。または、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜とチタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜との二層膜を用いることができる。
【００３３】
図４は、実施例にかかるダイヤモンド薄膜構造の製造方法を示す。図４ａに示すように、（００１）面を主方位面とするダイヤモンド基板１０１の主方位面に、フォトリソグラフィー及びドライエッチング法により、＜１００＞方向のストライプ状の溝１０２ａを形成する。次に、図４ｂに示すように、チタン薄膜を真空蒸着法で形成し、フォトリソグラフィーにより、ダイヤモンド基板１０１にストライプ状の溝１０２ａを覆うマスク材１０２ｂをパターニングする。次に、パターニングされたダイヤモンド基板１０１をマイクロ波励起化学気相成長装置にセットし、メタンを原料ガス、水素を希釈ガスとしてダイヤモンド薄膜の成長を行う。ここで、基板温度は、６００〜８５０℃とする。初期過程において、ダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂで覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面上で成長する。このとき、図４ｃに示すように、ダイヤモンド薄膜１０３は、ダイヤモンド基板１０１の主方位面に対して垂直方向にエピタキシャル成長するだけでなく、マスク材１０２ｂの表面上で横方向エピタキシャル成長する。ただし、ダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂの表面とは接せずに、分離して横方向エピタキシャル成長する。その後も成長を続けることにより、図４ｄに示すように、ダイヤモンド薄膜１０３は、コアレッセンスして連続膜を形成し、マスク材１０２ｂはダイヤモンド薄膜１０３で埋め込まれる。また、貫通転位１０４、１０４ａ及び１０４ｂは、各々、ダイヤモンド基板１０１に存在する。貫通転位１０４ａは、溝１０２ａで覆われていない部分のダイヤモンド基板１０１の主方位面を介してダイヤモンド薄膜１０３まで貫通している。一方、貫通転位１０４ｂは、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂによってダイヤモンド薄膜１０３への伝播が遮られている。その結果、ダイヤモンド薄膜１０３の貫通転位密度は低下し、結晶性が向上した。更に、結晶性が向上したことに起因して、不純物及び積層欠陥の密度も低下した。また、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂの直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３には貫通転位が全くないことが透過型電子顕微鏡による観察から明らかとなった。また、同観察から、ダイヤモンド基板１０１及びダイヤモンド薄膜１０３の結晶方位はそろっており、エピタキシャルな関係が成立していた。また、溝１０２ａ及びマスク材１０２ｂの直上の部分のダイヤモンド薄膜１０３は、マスク材１０２ｂに直接接していないため、参考例で示したダイヤモンド薄膜よりも更に不純物濃度の低い高品質な結晶であった。
【００３４】
ダイヤモンド基板１０１の主方位面の方位と溝１０２ａのストライプの方向との組み合わせとして、（００１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜１１０＞とすることができる。又は、（１１０）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、あるいは、＜１−１１＞とすることができる。又は、（１１１）面を主方位面とし、ストライプの方向は＜−２１１＞、あるいは、＜１１０＞とすることができる。このような組合せとすることによって、横エピタキシャル成長の過程で、例えば、図４に示されるダイヤモンド薄膜１０３の側面が安定な低指数面となり、横エピタキシャル成長部分の結晶性及び表面平坦性が向上する。逆に、このような組み合わせでないと、横エピタキシャル成長部分の結晶性及び表面平坦性が損なわれるとともに、横エピタキシャル成長部がコアレッセンスしたときに合体部分が欠陥だらけとなる。
【００３５】
ダイヤモンド基板１０１の代わりに、シリコン、炭化珪素、イリジウム、あるいは、白金上のヘテロエピタキシャルダイヤモンドを用いることができる。
【００３６】
マスク材１０２ｂとしては、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜を用いることができる。チタン、白金、イリジウム、及びタングステンは融点が高く、タイヤモンド薄膜の成長温度でも融解しない。さらに、化学的な耐性も高く、マイクロ波励起化学気相成長装置内でプラズマにさらされてもダメージを受けない。
【００３７】
または、マスク材１０２ｂとして、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜とチタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜との二層膜を用いることができる。上記のいずれかから成る誘電体と上記のいずれかから成る金属薄膜との二層膜のマスク材１０２ｂは、金属薄膜だけから成るマスク材１０２ｂに比べ、ダイヤモンド基板１０１との接着性が優れている。
【符号の説明】
【００３８】
１０１ ダイヤモンド基板
１０２ マスク材
１０２ａ 溝
１０２ｂ 溝に形成されたマスク材
１０３ ダイヤモンド薄膜
１０４ 貫通転位
１０４ａ 貫通転位
１０４ｂ 貫通転位
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の主方位面の一部を覆うマスク材と、
前記基板の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜と
で構成されるダイヤモンド薄膜構造であって、
前記ダイヤモンド薄膜は、前記マスク材の上に形成され、
前記ダイヤモンド薄膜の結晶方位は前記基板の結晶方位とそろっており、
前記基板の主方位面の一部にストライプ状の溝が形成され、
前記マスク材は、前記ストライプ状の溝を覆うように配置されていることを特徴とするダイヤモンド薄膜構造。
【請求項２】
前記マスク材は、前記基板上に積層されることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド薄膜構造。
【請求項３】
前記マスク材は、前記基板上でストライプ状に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイヤモンド薄膜構造。
【請求項４】
前記基板は（００１）面を主方位面とする結晶基板であり、前記マスク材の配置方向が＜１００＞、又は、＜１１０＞のいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造。
【請求項５】
前記基板は（１１０）面を主方位面とする結晶基板であり、前記マスク材の配置方向が＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、又は、＜１−１１＞のいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造。
【請求項６】
前記基板は（１１１）面を主方位面とする結晶基板であり、前記マスク材の配置方向が＜−２１１＞、又は、＜１１０＞であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造。
【請求項７】
前記マスク材は、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜から成ることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造。
【請求項８】
前記マスク材は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜と、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜の二層膜であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造。
【請求項９】
結晶基板にストライプ状の溝を形成する工程と、
前記ストライプ状の溝を覆うストライプ状のマスク材を配置する工程と、
前記結晶基板と所定の方位関係をとってダイヤモンド薄膜を横方向エピタキシャル成長
させる工程と
を含むことを特徴とするダイヤモンド薄膜製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板の主方位面の一部を覆うマスク材と、
前記基板の主方位面の表面からエピタキシャル成長するダイヤモンド薄膜と
で構成されるダイヤモンド薄膜構造であって、
前記ダイヤモンド薄膜は、前記マスク材の上に形成され、
前記ダイヤモンド薄膜の結晶方位は前記基板の結晶方位とそろっており、
前記基板の主方位面の一部にストライプ状の溝が形成され、
前記マスク材は、前記ストライプ状の溝を覆うように配置されていることを特徴とするダイヤモンド薄膜構造。
【請求項２】
前記マスク材は、前記基板上に積層されることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド薄膜構造。
【請求項３】
前記マスク材は、前記基板上でストライプ状に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイヤモンド薄膜構造。
【請求項４】
前記基板は（００１）面を主方位面とする結晶基板であり、前記マスク材の配置方向が＜１００＞、又は、＜１１０＞のいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造。
【請求項５】
前記基板は（１１０）面を主方位面とする結晶基板であり、前記マスク材の配置方向が＜００１＞、＜１−１０＞、＜−１１１＞、又は、＜１−１１＞のいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造。
【請求項６】
前記基板は（１１１）面を主方位面とする結晶基板であり、前記マスク材の配置方向が＜−２１１＞、又は、＜１１０＞であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造。
【請求項７】
前記マスク材は、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかの金属薄膜から成ることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造。
【請求項８】
前記マスク材は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、あるいは、酸化チタンのいずれかから成る誘電体薄膜と、チタン、白金、イリジウム、あるいは、タングステンのいずれかから成る金属薄膜の二層膜であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜構造。
【請求項９】
結晶基板にストライプ状の溝を形成する工程と、
前記ストライプ状の溝を覆うストライプ状のマスク材を配置する工程と、
前記結晶基板と所定の方位関係をとってダイヤモンド薄膜を横方向エピタキシャル成長
させる工程と
を含むことを特徴とするダイヤモンド薄膜製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１５７２６８（Ｐ２０１１−１５７２６８Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１７５６（Ｐ２０１１−５１７５６）
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【分割の表示】特願２００９−７０４２５（Ｐ２００９−７０４２５）の分割
【原出願日】平成２１年３月２３日（２００９．３．２３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、総務省、「ダイヤモンド・高周波電力デバイスの開発とマイクロ波・ミリ波帯電力増幅器への応用の研究開発」委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【分割の表示】特願２００９−７０４２５（Ｐ２００９−７０４２５）の分割
【原出願日】平成２１年３月２３日（２００９．３．２３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、総務省、「ダイヤモンド・高周波電力デバイスの開発とマイクロ波・ミリ波帯電力増幅器への応用の研究開発」委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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