単結晶ダイヤモンド成長用の基材およびこの基材を用いた単結晶ダイヤモンドの製造方法
【課題】結晶性の高い単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることができ、しかも繰り返し使用出来る単結晶ダイヤモンド成長用の基材を提供すること、及び安価に大面積高結晶性の単結晶ダイヤモンドを製造することのできる単結晶ダイヤモンドの製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも、単結晶からなる種基材と、該種基材上にヘテロエピタキシャル成長させた薄膜を有する単結晶ダイヤモンド成長用の基材であって、前記種基材は、単結晶ダイヤモンドであり、かつ前記薄膜は、イリジウム膜またはロジウム膜であることを特徴とする単結晶ダイヤモンド成長用の基材。
【解決手段】少なくとも、単結晶からなる種基材と、該種基材上にヘテロエピタキシャル成長させた薄膜を有する単結晶ダイヤモンド成長用の基材であって、前記種基材は、単結晶ダイヤモンドであり、かつ前記薄膜は、イリジウム膜またはロジウム膜であることを特徴とする単結晶ダイヤモンド成長用の基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶ダイヤモンド成長用の基材及びこの基材を用いた単結晶ダイヤモンドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドは、５．４７ｅＶのワイドバンドギャップで絶縁破壊電界強度も１０ＭＶ／ｃｍと非常に高い。更に物質で最高の熱伝導率を有することから、これを電子デバイスに用いれば、高出力電子デバイスとして有利である。
一方、ダイヤモンドは、ドリフト移動度も高く、Ｊｏｈｎｓｏｎ性能指数を比較しても、半導体の中で最も高速電子デバイスとして有利である。
従って、ダイヤモンドは、高周波・高出力電子デバイスに適した究極の半導体と云われている。
そのため、基材に単結晶のダイヤモンドを利用した各種電子デバイスの研究が進められている。
【０００３】
現在、ダイヤモンド半導体作製用の単結晶ダイヤモンドは、多くの場合が高温高圧法（ＨＰＨＴ）で合成されたＩｂ型もしくは純度を高めたＩＩａ型と呼ばれるダイヤモンドである。
しかしながら、ＨＰＨＴダイヤモンドは結晶性が高いものが得られる一方で大型化が困難で、サイズが大きくなると極端に価格が高くなり、デバイス用基材としての実用化を困難としている。
【０００４】
そこで、大面積でかつ安価な基材を提供するために、気相法によって合成されたＣＶＤ単結晶ダイヤモンドも研究されている。
【０００５】
最近では単結晶ダイヤモンドとして、ＨＰＨＴ単結晶ダイヤモンド基材上に直接気相合成法でホモエピタキシャル成長させたホモエピタキシャルＣＶＤ単結晶ダイヤモンドも報告されている（非特許文献１参照）。
当該方法では、基材と成長した単結晶ダイヤモンドとが同材料のためそれらの分離が困難で、そのために、基材に予めイオン注入が必要であることや、成長後も長時間のウェットエッチング分離処理が必要なことなどコストの面で課題がある。また、得られる単結晶ダイヤモンドの結晶性も基材へのイオン注入があるため、ある程度の低下は生じてしまう問題がある。
【０００６】
他の方法としては、単結晶ＭｇＯ上にヘテロエピタキシャル成長させた単結晶イリジウム上にＣＶＤ法でヘテロエピタキシャル成長させたヘテロエピタキシャルＣＶＤ単結晶ダイヤモンドも報告されている（非特許文献２参照）。
しかしながら当該方法では単結晶ＭｇＯと単結晶イリジウムを介して成長させた単結晶ダイヤモンドとの間で発生する応力（内部応力と熱応力の和）のため、基材と成長させた単結晶ダイヤモンドが細かく割れてしまう問題がある。また、得られる単結晶ダイヤモンドの結晶性も、種基材である入手可能な単結晶ＭｇＯの結晶性が充分で無いため、満足のできるレベルではない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】第２０回ダイヤモンドシンポジウム講演要旨集（２００６）， ｐｐ．６−７．
【非特許文献２】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． Ｖｏｌ．３５（１９９６）， ｐｐ．１０７２−１０７４．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、結晶性の高い単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることができ、しかも繰り返し使用出来る単結晶ダイヤモンド成長用の基材を提供すること、及び安価に大面積高結晶性の単結晶ダイヤモンドを製造することのできる単結晶ダイヤモンドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明では、少なくとも、単結晶からなる種基材と、該種基材上にヘテロエピタキシャル成長させた薄膜を有する単結晶ダイヤモンド成長用の基材であって、前記種基材は、単結晶ダイヤモンドであり、かつ前記薄膜は、イリジウム膜またはロジウム膜であることを特徴とする単結晶ダイヤモンド成長用の基材を提供する。
【００１０】
本発明の単結晶ダイヤモンド成長用の基材は、少なくとも、単結晶ダイヤモンドからなる種基材とその上にヘテロエピタキシャル成長されたイリジウム膜またはロジウム膜という構成である。
このように、単結晶ダイヤモンドを種基材として、その上にイリジウム（以下Ｉｒとも記載）膜またはロジウム（以下Ｒｈとも記載）膜をヘテロエピタキシャル成長させたものであるため、Ｉｒ膜またはＲｈ膜の結晶性を良好なものとすることができ、そしてこのような構造の薄膜の表面にヘテロエピタキシャル成長させると、結晶性の良好な単結晶ダイヤモンドを得ることができる。
また、種基材がＣＶＤ成長によって成長させるものと同じダイヤモンドであるため、その間の応力で割れるようなことが無く、さらにＩｒ膜またはＲｈ膜で生じる応力によって簡単に単結晶ダイヤモンドと基材を分離させることができる。また、Ｉｒ膜またはＲｈ膜できれいに分離することができるため、種基材は繰り返し使用することができる。
【００１１】
また、前記種基材は、高温高圧合成（ＨＰＨＴ）単結晶ダイヤモンドまたは気相合成（ＣＶＤ）単結晶ダイヤモンドとすることが好ましい。
このように、高結晶性である高温高圧合成単結晶ダイヤモンドか気相合成単結晶ダイヤモンドを種基材として用いることによって、その表面上に結晶性の良好な薄膜を形成することができ、結果として、その上に結晶性が非常に良好な単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることができる。
【００１２】
また、前記種基材は、厚みが０．０３ｍｍ以上１５．００ｍｍ以下とすることが好ましい。
このように、種基材の厚みが０．０３ｍｍ以上あればハンドリングを良好なものとすることができ、そして１５．００ｍｍ以下であれば、容易に入手することができる。
【００１３】
また、前記薄膜は、スパッター法によって前記種基材上にヘテロエピタキシャル成長させたものとすることが好ましい。
このように、成長速度の速いスパッター法によって種基材上に薄膜をヘテロエピタキシャル成長させることによって、薄膜の成長時間を短くすることができる。
【００１４】
また、前記薄膜は、厚みが０．５ｎｍ〜１００μｍとすることが好ましい。
このように、薄膜の厚みが０．５ｎｍ以上であれば、Ｉｒ膜またはＲｈ膜の結晶性を高くすることができ、また薄膜と単結晶ダイヤモンドとの間に適当な応力を発生させることができる。また、１００μｍ以下であれば、成長時間が長時間となることがないためコスト面で不利になることはなく、そして応力が大きくなり過ぎることもないため、種基材や単結晶ダイヤモンドが破損したり割れる恐れもない。
【００１５】
また、前記薄膜は、該表面に対して、前記基材側の電極をカソードとした直流放電でダイヤモンド核形成を行うバイアス処理が行われたものとすることが好ましい。
このように、ダイヤモンド核の形成をバイアス処理によって行った単結晶ダイヤモンド成長用の基材とすることによって、Ｉｒ膜またはＲｈ膜上に容易に高品質の単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることができる単結晶ダイヤモンド成長用の基材とすることができる。
【００１６】
また、本発明に記載の単結晶ダイヤモンド成長用の基材の前記薄膜側に、マイクロ波ＣＶＤ法あるいは直流プラズマＣＶＤ法によって単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることを特徴とする単結晶ダイヤモンドの製造方法を提供する。
このように、本発明の単結晶ダイヤモンド成長用の基材は、結晶性が良好なものであり、このような基材を用いてＣＶＤ法によって単結晶ダイヤモンドを製造すれば、結晶性の良好な単結晶ダイヤモンドを得ることができ、また破損や割れの恐れがほとんどない単結晶ダイヤモンドの製造方法とすることができる。
【００１７】
そして、本発明に記載の単結晶ダイヤモンドの製造方法によって製造された単結晶ダイヤモンドを有する基材から、単結晶ダイヤモンドを分離することを特徴とする単結晶ダイヤモンドの製造方法を提供する。
本発明に記載の単結晶ダイヤモンドの製造方法によって製造された単結晶ダイヤモンドを有する基材は単結晶ダイヤモンドを容易に分離することができるため、破損したり割れることなく結晶性の良好な単結晶ダイヤモンドを得ることができる。また、表面のＩｒ膜またはＲｈ膜を研磨して除去することによって種基材として再利用することができる。従って、極めてコスト面で有利である。
【００１８】
このとき、前記単結晶ダイヤモンドの分離は、前記単結晶ダイヤモンドを有する基材を、純水またはウェットエッチング液に浸けるものとすることができる。
また、単結晶ダイヤモンドを有する基材を純水またはウェットエッチング液につけることによって、更に容易に分離させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上で説明した様に、本発明によれば、結晶性の高い単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることができ、しかも繰り返し使用することの出来る単結晶ダイヤモンド成長用の基材を提供することができる。また本発明の基材を用いて、安価に大面積の高結晶性単結晶ダイヤモンドを製造することのできる単結晶ダイヤモンドの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の単結晶ダイヤモンド成長用の基材の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
前述の様に、従来、コスト的に有利なＣＶＤ法で単結晶ダイヤモンドを得ようとすると、成長させた単結晶ダイヤモンド部分を破損なく容易に分離することができないこと、更には成長させた単結晶ダイヤモンドが高結晶性のものを得ることが困難であるという問題があった。このため、本発明者は、基材の種類や構造、更には単結晶の製造方法について鋭意研究を重ねた。
【００２２】
その結果、本発明者は、高結晶性の単結晶ダイヤモンドを種基材として、その上に単結晶Ｉｒ膜または単結晶Ｒｈ膜をヘテロエピタキシャル成長させた構造のものを単結晶ダイヤモンド成長用の基材として準備し、その上に例えばＣＶＤ法等で単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させれば、高結晶性の単結晶ダイヤモンドが得られ、更に、種基材と成長させるものを同じ材料とすることができるため、単結晶ダイヤモンド全体が割れること無く、中間に存在するＩｒ膜またはＲｈ膜で生じる適当な応力によって成長させた単結晶ダイヤモンドを基材から簡単に分離できることを確認し、本発明を完成させた。
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図１は本発明の単結晶ダイヤモンド成長用の基材の一例を示す概略断面図である。
図１に示すように、本発明の単結晶ダイヤモンド成長用の基材１１は、単結晶ダイヤモンドからなる種基材１２上に、Ｉｒ膜またはＲｈ膜（薄膜）１３がヘテロエピタキシャル成長されたものである。
【００２４】
ここで、種基材１２は、高温高圧合成（ＨＰＨＴ）単結晶ダイヤモンドか、または気相合成（ＣＶＤ）単結晶ダイヤモンドとすることができる。
高温高圧合成単結晶ダイヤモンドや気相合成単結晶ダイヤモンドは結晶性が非常に良好であるため、このような単結晶ダイヤモンドを種基材とすることによって、その表面上に結晶性の良好なイリジウム膜またはロジウム膜をヘテロエピタキシャル成長させることができる。そして、この薄膜の上に結晶性が非常に良好な単結晶ダイヤモンドをＩｒ膜またはＲｈ膜上にヘテロエピタキシャル成長させることができる。ＨＰＨＴ法によるものは結晶性が高い利点があり、ＣＶＤ法によるものは、より安価で大面積のものとし易い利点がある。
【００２５】
また、種基材１２は、厚みが０．０３ｍｍ以上１５．００ｍｍ以下とすることができる。
種基材の厚みが０．０３ｍｍ以上であれば、後の工程におけるハンドリングを良好なものとすることができる。また厚みが１５．００ｍｍ以下であれば、容易に入手することができるため、従来に比べて安価な単結晶ダイヤモンド成長用の基材を得ることができる。
【００２６】
そして、Ｉｒ膜またはＲｈ膜１３は、スパッター法によって種基材１２上にヘテロエピタキシャル成長させたものとすることができる。
このように、成長速度の速いスパッター法、例えばＲ．Ｆ．マグネトロンスパッター法であれば、成長速度が速いので、種基材上にＩｒ膜またはＲｈ膜を製造する時間を短時間とすることができ、また、容易に薄膜を成長させることができる。
【００２７】
さらに、Ｉｒ膜またはＲｈ膜１３は、厚みが０．５ｎｍ〜１００μｍとすることができる。
このように、Ｉｒ膜またはＲｈ膜が０．５ｎｍ以上の厚さであれば、Ｉｒ膜またはＲｈ膜の結晶性を高いものとすることができ、また後にダイヤモンドをＣＶＤ法によって製造する際に、Ｉｒ膜またはＲｈ膜と単結晶ダイヤモンドとの間に適当な応力を発生させることができ、よって基材と単結晶ダイヤモンドを容易に分離させることができる。また、１００μｍ以下であれば、ヘテロエピタキシャル成長にかかる時間を必要以上に長時間とすることがないためコスト面で有利であり、そして基材や単結晶ダイヤモンドとの間で発生する応力を大き過ぎるものとなることを抑制することができるため、種基材や単結晶ダイヤモンドが割れたり破損したりする恐れもない。
【００２８】
また、前記薄膜は、該表面に対して、前記基材側の電極をカソードとした直流放電でダイヤモンド核形成を行うバイアス処理が行われたものとすることができる。
このバイアス処理としては、具体的には、例えば特開２００７−２３８３７７号公報に記載されているような、バイアス処理と呼ばれる方法によって前処理を行って、Ｉｒ膜またはＲｈ膜の表面に結晶方位の揃ったダイヤモンド成長核を形成することができる。
このように、予め薄膜表面にダイヤモンド核の形成を該基材側の電極をカソードとした直流放電によるバイアス処理を行った単結晶ダイヤモンド成長用の基材とすることによって、後にＩｒ膜またはＲｈ膜上に容易に単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることができる。
【００２９】
このような単結晶ダイヤモンド成長用の基材を用いた単結晶ダイヤモンドの製造方法について以下に説明するが、もちろんこれに限定されるものではない。
【００３０】
ダイヤモンド成長核が任意で形成された単結晶ダイヤモンド成長用の基材のＩｒ膜またはＲｈ膜側の表面上に対して、マイクロ波ＣＶＤ法あるいは直流プラズマＣＶＤ法により単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることによって、単結晶ダイヤモンドを製造することができる。
本発明の単結晶ダイヤモンド成長用の基材は、前述のように、結晶性が良好であり、また基材や成長させた単結晶ダイヤモンドが破損する恐れがほとんどなく、このような基材を用いて単結晶ダイヤモンドをＣＶＤ法で製造することによって、結晶性の良好な単結晶ダイヤモンドを、歩留り良く得ることができる。
【００３１】
そして、このような単結晶ダイヤモンドを有する基材から、単結晶ダイヤモンドを分離することによって、単結晶ダイヤモンドを得ることができる。
前述のように、本発明に記載の単結晶ダイヤモンドは、Ｉｒ膜またはＲｈ膜と単結晶ダイヤモンド間に発生する応力によって成長させた単結晶ダイヤモンドを単結晶ダイヤモンド成長用の基材から容易に分離することができるので、破損したり割れることなく結晶性の良好な単結晶ダイヤモンドを、成長用の基材と同サイズである大面積で得ることができる。そして分離して得られた単結晶ダイヤモンドは、高結晶性でデバイス用として非常に有用なものである。
【００３２】
ここで、単結晶ダイヤモンドの分離は、単結晶ダイヤモンドを有する基材を、純水またはウェットエッチング液に浸けるものとすることができる。
このように、本発明では、単結晶ダイヤモンドを有する基材を純水またはウェットエッチング液につけることによって、単結晶ダイヤモンドと基材の分離を更に容易に、かつ確実に行うことができる
通常であれば、成長を終えて、ＣＶＤ装置から取り出す時点で、容易に成長した単結晶ダイヤモンド部分が基材から分離できるが、たまに基材と成長した単結晶ダイヤモンドとの間に付着力が残っている場合がある。この場合、純水や例えばリン酸溶液などのウェットエッチング液に浸けると容易に分離することができ、よって分離の際に単結晶ダイヤモンドや基材が破損したり割れたりすることを防止することができる。
【００３３】
一方、残った単結晶成長用の基材は、種基材である単結晶ダイヤモンドのきれいな面を出すためにＩｒ膜またはＲｈ膜を除去した後に、清浄な表面を露出させるための表面処理、例えば研磨することによって、単結晶ダイヤモンド種基材として再利用することができる。このため、単結晶ダイヤモンド種基材を何度でも使用することができ、たとえ高品質で高価な種基材を用いたとしても単結晶ダイヤモンドの製造コストを低減させることができる。
【００３４】
このように、本発明に記載の単結晶ダイヤモンド成長用の基材は、単結晶ダイヤモンドを種基材として、その上にイリジウム膜またはロジウム膜をヘテロエピタキシャル成長させたものであるため、Ｉｒ膜またはＲｈ膜の結晶性を良好なものとすることができる。そしてこのような構造の単結晶ダイヤモンド成長用の基材の薄膜側の表面上に単結晶ダイヤモンドをＣＶＤ法等でヘテロエピタキシャル成長させると、結晶性の良好な単結晶ダイヤモンドを得ることができる。
また、種基材がＣＶＤ成長によって成長させるものと同じダイヤモンドであるため、基材や成長させたダイヤモンドとの間の応力によって種基材や単結晶ダイヤモンドが割れるといったことも無く、中間に存在するＩｒ膜またはＲｈ膜で生じる適当な応力によって簡単に成長させた単結晶ダイヤモンドと基材を分離させることができる単結晶ダイヤモンド成長用の基材とすることができる。また、Ｉｒ膜またはＲｈ膜できれいに分離することができ、また割れたりすることがほとんどないため、種基材は繰り返し使用することができ、よってコスト低減を図ることができる。
【実施例】
【００３５】
以下に実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
５．０ｍｍ角、厚みが０．５ｍｍで方位（１００）の両面研磨加工したＨＰＨＴ単結晶ダイヤモンドを種基材として用意した。
そして、この種基材のダイヤモンド成長を行う面に単結晶Ｉｒ膜をヘテロエピタキシャル成長させて単結晶ダイヤモンド成長用の基材を作製した。製膜は、Ｉｒをターゲットとした、Ｒ．Ｆ．マグネトロンスパッター法で、Ａｒガス６×１０−２Ｔｏｒｒ（８Ｐａ）、基材温度７００℃の条件で単結晶Ｉｒ膜厚が１．５μｍになるまでスパッターして仕上げた。また、バイアス処理及びＤＣプラズマＣＶＤを行う際の電気的導通のために、基材温度を１００℃とした他は同じ条件で、裏面にもＩｒを１．５μｍ成長させた。
【００３６】
次に、この単結晶ダイヤモンド成長用の基材の単結晶Ｉｒ膜の表面にダイヤモンドの核を形成するためのバイアス処理を行った。
先ず、基材をバイアス処理装置の負電圧印加電極（カソード）上にセットし、真空排気を行った。次に、基材を６００℃に加熱してから、３ｖｏｌ．％水素希釈メタンガスを導入し、圧力を１２０Ｔｏｒｒ（１．６×１０４Ｐａ）とした。それから、バイアス処理を行った。すなわち、両電極間にＤＣ電圧を印加して、所定の直流電流を流した。
そして最後に、このバイアス処理済みの基材の単結晶Ｉｒ膜側の表面上に、ＤＣプラズマＣＶＤ法によって９００℃で３０ｈｒかけて、単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させた。
【００３７】
成長終了後、製造物が室温程度に冷えたのを確認してからチャンバー内に大気を導入して、ベルジャーを開けた。正電圧印加電極（アノード）上の製造物は、ヘテロエピタキシャル成長させた単結晶ダイヤモンドと単結晶ダイヤモンド成長用の基材とが分離していた。
成長させた単結晶ダイヤモンドに対して表面研磨加工を行って、基材とほぼ同サイズの約５ｍｍ角厚み１５０μｍに仕上げた。
【００３８】
得られた単結晶ダイヤモンドは、ラマン分光、ＸＲＤロッキングカーブ、断面ＴＥＭ、カソードルミネッセンス（ＣＬ）で評価したところ、充分な結晶性であることが確認できた。
そして、使用後の単結晶ダイヤモンド成長用の基材は単結晶Ｉｒ膜を除去した後に、種基材の単結晶ダイヤモンドのきれいな面が出る程度に研磨加工して、新たな種基材の単結晶ダイヤモンドとして再利用することができた。
【００３９】
（実施例２）
最後のＤＣプラズマＣＶＤでの単結晶ダイヤモンドの成長時間を９ｈｒ（６０μｍ厚狙い）とする他は実施例１と同様の条件で単結晶ダイヤモンドを製造した後、製造物が室温程度に冷えたのを確認してからチャンバー内に大気を導入してベルジャーを開けた。
この場合、アノード上の製造物は、ヘテロエピタキシャル成長させた単結晶ダイヤモンドと基材部分とが、弱い付着力で貼り付いていた。そこで、製造物を沸騰した純水中に１ｈｒ浸けて取り出しところ、単結晶ダイヤモンドと基材部分とをきれいに分離することができた。また、単結晶ダイヤモンド種基材のＩｒ膜側の表面には僅かにＩｒが付着している部分もあったが、その後の研磨加工で容易に除去することができた。
【００４０】
実施例２の条件で成長させた単結晶ダイヤモンドは、表面研磨加工を行って、単結晶ダイヤモンド成長用の基材とほぼ同サイズの約５ｍｍ角、厚み５０μｍに仕上げることができた。
得られた単結晶ダイヤモンドは、ラマン分光、ＸＲＤロッキングカーブ、断面ＴＥＭ、カソードルミネッセンス（ＣＬ）で評価したところ、充分な結晶性であることが確認できた。
また、単結晶ダイヤモンド成長用の基材はＩｒ膜の除去及び種基材の単結晶ダイヤモンドのきれいな面が出る程度に研磨加工して、新たな種基材の単結晶ダイヤモンドとして再利用することができた。
【００４１】
（比較例）
種基材として、５．０ｍｍ角、厚みが０．５ｍｍで方位（１００）の両面研磨加工単結晶ＭｇＯを使用した以外は実施例１と同様の条件で、単結晶Ｉｒ膜の成長とバイアス処理を行って単結晶ダイヤモンド成長用の基材を用意し、その上にＤＣプラズマＣＶＤ法で単結晶ダイヤモンドのヘテロエピタキシャル成長を行って、単結晶ダイヤモンドの製造を図った。
しかし、ベルジャーを開けて、チャンバー内の製造物を見ると、単結晶ＭｇＯ基材および単結晶ダイヤモンドが共に１ｍｍ角程度の細かい破片に割れていた。
この単結晶ダイヤモンドの破片一つを取って、結晶性を評価したところ、ラマン半値幅も広く、断面ＴＥＭでも転位欠陥が多く存在するなど、デバイス用途では不充分なレベルであった。
当然、粉々となった単結晶ＭｇＯ基材の再利用は不可能であった。
【００４２】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４３】
１１…単結晶ダイヤモンド成長用の基材、 １２…種基材、 １３…イリジウム膜またはロジウム膜（薄膜）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶ダイヤモンド成長用の基材及びこの基材を用いた単結晶ダイヤモンドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドは、５．４７ｅＶのワイドバンドギャップで絶縁破壊電界強度も１０ＭＶ／ｃｍと非常に高い。更に物質で最高の熱伝導率を有することから、これを電子デバイスに用いれば、高出力電子デバイスとして有利である。
一方、ダイヤモンドは、ドリフト移動度も高く、Ｊｏｈｎｓｏｎ性能指数を比較しても、半導体の中で最も高速電子デバイスとして有利である。
従って、ダイヤモンドは、高周波・高出力電子デバイスに適した究極の半導体と云われている。
そのため、基材に単結晶のダイヤモンドを利用した各種電子デバイスの研究が進められている。
【０００３】
現在、ダイヤモンド半導体作製用の単結晶ダイヤモンドは、多くの場合が高温高圧法（ＨＰＨＴ）で合成されたＩｂ型もしくは純度を高めたＩＩａ型と呼ばれるダイヤモンドである。
しかしながら、ＨＰＨＴダイヤモンドは結晶性が高いものが得られる一方で大型化が困難で、サイズが大きくなると極端に価格が高くなり、デバイス用基材としての実用化を困難としている。
【０００４】
そこで、大面積でかつ安価な基材を提供するために、気相法によって合成されたＣＶＤ単結晶ダイヤモンドも研究されている。
【０００５】
最近では単結晶ダイヤモンドとして、ＨＰＨＴ単結晶ダイヤモンド基材上に直接気相合成法でホモエピタキシャル成長させたホモエピタキシャルＣＶＤ単結晶ダイヤモンドも報告されている（非特許文献１参照）。
当該方法では、基材と成長した単結晶ダイヤモンドとが同材料のためそれらの分離が困難で、そのために、基材に予めイオン注入が必要であることや、成長後も長時間のウェットエッチング分離処理が必要なことなどコストの面で課題がある。また、得られる単結晶ダイヤモンドの結晶性も基材へのイオン注入があるため、ある程度の低下は生じてしまう問題がある。
【０００６】
他の方法としては、単結晶ＭｇＯ上にヘテロエピタキシャル成長させた単結晶イリジウム上にＣＶＤ法でヘテロエピタキシャル成長させたヘテロエピタキシャルＣＶＤ単結晶ダイヤモンドも報告されている（非特許文献２参照）。
しかしながら当該方法では単結晶ＭｇＯと単結晶イリジウムを介して成長させた単結晶ダイヤモンドとの間で発生する応力（内部応力と熱応力の和）のため、基材と成長させた単結晶ダイヤモンドが細かく割れてしまう問題がある。また、得られる単結晶ダイヤモンドの結晶性も、種基材である入手可能な単結晶ＭｇＯの結晶性が充分で無いため、満足のできるレベルではない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】第２０回ダイヤモンドシンポジウム講演要旨集（２００６）， ｐｐ．６−７．
【非特許文献２】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． Ｖｏｌ．３５（１９９６）， ｐｐ．１０７２−１０７４．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、結晶性の高い単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることができ、しかも繰り返し使用出来る単結晶ダイヤモンド成長用の基材を提供すること、及び安価に大面積高結晶性の単結晶ダイヤモンドを製造することのできる単結晶ダイヤモンドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明では、少なくとも、単結晶からなる種基材と、該種基材上にヘテロエピタキシャル成長させた薄膜を有する単結晶ダイヤモンド成長用の基材であって、前記種基材は、単結晶ダイヤモンドであり、かつ前記薄膜は、イリジウム膜またはロジウム膜であることを特徴とする単結晶ダイヤモンド成長用の基材を提供する。
【００１０】
本発明の単結晶ダイヤモンド成長用の基材は、少なくとも、単結晶ダイヤモンドからなる種基材とその上にヘテロエピタキシャル成長されたイリジウム膜またはロジウム膜という構成である。
このように、単結晶ダイヤモンドを種基材として、その上にイリジウム（以下Ｉｒとも記載）膜またはロジウム（以下Ｒｈとも記載）膜をヘテロエピタキシャル成長させたものであるため、Ｉｒ膜またはＲｈ膜の結晶性を良好なものとすることができ、そしてこのような構造の薄膜の表面にヘテロエピタキシャル成長させると、結晶性の良好な単結晶ダイヤモンドを得ることができる。
また、種基材がＣＶＤ成長によって成長させるものと同じダイヤモンドであるため、その間の応力で割れるようなことが無く、さらにＩｒ膜またはＲｈ膜で生じる応力によって簡単に単結晶ダイヤモンドと基材を分離させることができる。また、Ｉｒ膜またはＲｈ膜できれいに分離することができるため、種基材は繰り返し使用することができる。
【００１１】
また、前記種基材は、高温高圧合成（ＨＰＨＴ）単結晶ダイヤモンドまたは気相合成（ＣＶＤ）単結晶ダイヤモンドとすることが好ましい。
このように、高結晶性である高温高圧合成単結晶ダイヤモンドか気相合成単結晶ダイヤモンドを種基材として用いることによって、その表面上に結晶性の良好な薄膜を形成することができ、結果として、その上に結晶性が非常に良好な単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることができる。
【００１２】
また、前記種基材は、厚みが０．０３ｍｍ以上１５．００ｍｍ以下とすることが好ましい。
このように、種基材の厚みが０．０３ｍｍ以上あればハンドリングを良好なものとすることができ、そして１５．００ｍｍ以下であれば、容易に入手することができる。
【００１３】
また、前記薄膜は、スパッター法によって前記種基材上にヘテロエピタキシャル成長させたものとすることが好ましい。
このように、成長速度の速いスパッター法によって種基材上に薄膜をヘテロエピタキシャル成長させることによって、薄膜の成長時間を短くすることができる。
【００１４】
また、前記薄膜は、厚みが０．５ｎｍ〜１００μｍとすることが好ましい。
このように、薄膜の厚みが０．５ｎｍ以上であれば、Ｉｒ膜またはＲｈ膜の結晶性を高くすることができ、また薄膜と単結晶ダイヤモンドとの間に適当な応力を発生させることができる。また、１００μｍ以下であれば、成長時間が長時間となることがないためコスト面で不利になることはなく、そして応力が大きくなり過ぎることもないため、種基材や単結晶ダイヤモンドが破損したり割れる恐れもない。
【００１５】
また、前記薄膜は、該表面に対して、前記基材側の電極をカソードとした直流放電でダイヤモンド核形成を行うバイアス処理が行われたものとすることが好ましい。
このように、ダイヤモンド核の形成をバイアス処理によって行った単結晶ダイヤモンド成長用の基材とすることによって、Ｉｒ膜またはＲｈ膜上に容易に高品質の単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることができる単結晶ダイヤモンド成長用の基材とすることができる。
【００１６】
また、本発明に記載の単結晶ダイヤモンド成長用の基材の前記薄膜側に、マイクロ波ＣＶＤ法あるいは直流プラズマＣＶＤ法によって単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることを特徴とする単結晶ダイヤモンドの製造方法を提供する。
このように、本発明の単結晶ダイヤモンド成長用の基材は、結晶性が良好なものであり、このような基材を用いてＣＶＤ法によって単結晶ダイヤモンドを製造すれば、結晶性の良好な単結晶ダイヤモンドを得ることができ、また破損や割れの恐れがほとんどない単結晶ダイヤモンドの製造方法とすることができる。
【００１７】
そして、本発明に記載の単結晶ダイヤモンドの製造方法によって製造された単結晶ダイヤモンドを有する基材から、単結晶ダイヤモンドを分離することを特徴とする単結晶ダイヤモンドの製造方法を提供する。
本発明に記載の単結晶ダイヤモンドの製造方法によって製造された単結晶ダイヤモンドを有する基材は単結晶ダイヤモンドを容易に分離することができるため、破損したり割れることなく結晶性の良好な単結晶ダイヤモンドを得ることができる。また、表面のＩｒ膜またはＲｈ膜を研磨して除去することによって種基材として再利用することができる。従って、極めてコスト面で有利である。
【００１８】
このとき、前記単結晶ダイヤモンドの分離は、前記単結晶ダイヤモンドを有する基材を、純水またはウェットエッチング液に浸けるものとすることができる。
また、単結晶ダイヤモンドを有する基材を純水またはウェットエッチング液につけることによって、更に容易に分離させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上で説明した様に、本発明によれば、結晶性の高い単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることができ、しかも繰り返し使用することの出来る単結晶ダイヤモンド成長用の基材を提供することができる。また本発明の基材を用いて、安価に大面積の高結晶性単結晶ダイヤモンドを製造することのできる単結晶ダイヤモンドの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の単結晶ダイヤモンド成長用の基材の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
前述の様に、従来、コスト的に有利なＣＶＤ法で単結晶ダイヤモンドを得ようとすると、成長させた単結晶ダイヤモンド部分を破損なく容易に分離することができないこと、更には成長させた単結晶ダイヤモンドが高結晶性のものを得ることが困難であるという問題があった。このため、本発明者は、基材の種類や構造、更には単結晶の製造方法について鋭意研究を重ねた。
【００２２】
その結果、本発明者は、高結晶性の単結晶ダイヤモンドを種基材として、その上に単結晶Ｉｒ膜または単結晶Ｒｈ膜をヘテロエピタキシャル成長させた構造のものを単結晶ダイヤモンド成長用の基材として準備し、その上に例えばＣＶＤ法等で単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させれば、高結晶性の単結晶ダイヤモンドが得られ、更に、種基材と成長させるものを同じ材料とすることができるため、単結晶ダイヤモンド全体が割れること無く、中間に存在するＩｒ膜またはＲｈ膜で生じる適当な応力によって成長させた単結晶ダイヤモンドを基材から簡単に分離できることを確認し、本発明を完成させた。
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図１は本発明の単結晶ダイヤモンド成長用の基材の一例を示す概略断面図である。
図１に示すように、本発明の単結晶ダイヤモンド成長用の基材１１は、単結晶ダイヤモンドからなる種基材１２上に、Ｉｒ膜またはＲｈ膜（薄膜）１３がヘテロエピタキシャル成長されたものである。
【００２４】
ここで、種基材１２は、高温高圧合成（ＨＰＨＴ）単結晶ダイヤモンドか、または気相合成（ＣＶＤ）単結晶ダイヤモンドとすることができる。
高温高圧合成単結晶ダイヤモンドや気相合成単結晶ダイヤモンドは結晶性が非常に良好であるため、このような単結晶ダイヤモンドを種基材とすることによって、その表面上に結晶性の良好なイリジウム膜またはロジウム膜をヘテロエピタキシャル成長させることができる。そして、この薄膜の上に結晶性が非常に良好な単結晶ダイヤモンドをＩｒ膜またはＲｈ膜上にヘテロエピタキシャル成長させることができる。ＨＰＨＴ法によるものは結晶性が高い利点があり、ＣＶＤ法によるものは、より安価で大面積のものとし易い利点がある。
【００２５】
また、種基材１２は、厚みが０．０３ｍｍ以上１５．００ｍｍ以下とすることができる。
種基材の厚みが０．０３ｍｍ以上であれば、後の工程におけるハンドリングを良好なものとすることができる。また厚みが１５．００ｍｍ以下であれば、容易に入手することができるため、従来に比べて安価な単結晶ダイヤモンド成長用の基材を得ることができる。
【００２６】
そして、Ｉｒ膜またはＲｈ膜１３は、スパッター法によって種基材１２上にヘテロエピタキシャル成長させたものとすることができる。
このように、成長速度の速いスパッター法、例えばＲ．Ｆ．マグネトロンスパッター法であれば、成長速度が速いので、種基材上にＩｒ膜またはＲｈ膜を製造する時間を短時間とすることができ、また、容易に薄膜を成長させることができる。
【００２７】
さらに、Ｉｒ膜またはＲｈ膜１３は、厚みが０．５ｎｍ〜１００μｍとすることができる。
このように、Ｉｒ膜またはＲｈ膜が０．５ｎｍ以上の厚さであれば、Ｉｒ膜またはＲｈ膜の結晶性を高いものとすることができ、また後にダイヤモンドをＣＶＤ法によって製造する際に、Ｉｒ膜またはＲｈ膜と単結晶ダイヤモンドとの間に適当な応力を発生させることができ、よって基材と単結晶ダイヤモンドを容易に分離させることができる。また、１００μｍ以下であれば、ヘテロエピタキシャル成長にかかる時間を必要以上に長時間とすることがないためコスト面で有利であり、そして基材や単結晶ダイヤモンドとの間で発生する応力を大き過ぎるものとなることを抑制することができるため、種基材や単結晶ダイヤモンドが割れたり破損したりする恐れもない。
【００２８】
また、前記薄膜は、該表面に対して、前記基材側の電極をカソードとした直流放電でダイヤモンド核形成を行うバイアス処理が行われたものとすることができる。
このバイアス処理としては、具体的には、例えば特開２００７−２３８３７７号公報に記載されているような、バイアス処理と呼ばれる方法によって前処理を行って、Ｉｒ膜またはＲｈ膜の表面に結晶方位の揃ったダイヤモンド成長核を形成することができる。
このように、予め薄膜表面にダイヤモンド核の形成を該基材側の電極をカソードとした直流放電によるバイアス処理を行った単結晶ダイヤモンド成長用の基材とすることによって、後にＩｒ膜またはＲｈ膜上に容易に単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることができる。
【００２９】
このような単結晶ダイヤモンド成長用の基材を用いた単結晶ダイヤモンドの製造方法について以下に説明するが、もちろんこれに限定されるものではない。
【００３０】
ダイヤモンド成長核が任意で形成された単結晶ダイヤモンド成長用の基材のＩｒ膜またはＲｈ膜側の表面上に対して、マイクロ波ＣＶＤ法あるいは直流プラズマＣＶＤ法により単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることによって、単結晶ダイヤモンドを製造することができる。
本発明の単結晶ダイヤモンド成長用の基材は、前述のように、結晶性が良好であり、また基材や成長させた単結晶ダイヤモンドが破損する恐れがほとんどなく、このような基材を用いて単結晶ダイヤモンドをＣＶＤ法で製造することによって、結晶性の良好な単結晶ダイヤモンドを、歩留り良く得ることができる。
【００３１】
そして、このような単結晶ダイヤモンドを有する基材から、単結晶ダイヤモンドを分離することによって、単結晶ダイヤモンドを得ることができる。
前述のように、本発明に記載の単結晶ダイヤモンドは、Ｉｒ膜またはＲｈ膜と単結晶ダイヤモンド間に発生する応力によって成長させた単結晶ダイヤモンドを単結晶ダイヤモンド成長用の基材から容易に分離することができるので、破損したり割れることなく結晶性の良好な単結晶ダイヤモンドを、成長用の基材と同サイズである大面積で得ることができる。そして分離して得られた単結晶ダイヤモンドは、高結晶性でデバイス用として非常に有用なものである。
【００３２】
ここで、単結晶ダイヤモンドの分離は、単結晶ダイヤモンドを有する基材を、純水またはウェットエッチング液に浸けるものとすることができる。
このように、本発明では、単結晶ダイヤモンドを有する基材を純水またはウェットエッチング液につけることによって、単結晶ダイヤモンドと基材の分離を更に容易に、かつ確実に行うことができる
通常であれば、成長を終えて、ＣＶＤ装置から取り出す時点で、容易に成長した単結晶ダイヤモンド部分が基材から分離できるが、たまに基材と成長した単結晶ダイヤモンドとの間に付着力が残っている場合がある。この場合、純水や例えばリン酸溶液などのウェットエッチング液に浸けると容易に分離することができ、よって分離の際に単結晶ダイヤモンドや基材が破損したり割れたりすることを防止することができる。
【００３３】
一方、残った単結晶成長用の基材は、種基材である単結晶ダイヤモンドのきれいな面を出すためにＩｒ膜またはＲｈ膜を除去した後に、清浄な表面を露出させるための表面処理、例えば研磨することによって、単結晶ダイヤモンド種基材として再利用することができる。このため、単結晶ダイヤモンド種基材を何度でも使用することができ、たとえ高品質で高価な種基材を用いたとしても単結晶ダイヤモンドの製造コストを低減させることができる。
【００３４】
このように、本発明に記載の単結晶ダイヤモンド成長用の基材は、単結晶ダイヤモンドを種基材として、その上にイリジウム膜またはロジウム膜をヘテロエピタキシャル成長させたものであるため、Ｉｒ膜またはＲｈ膜の結晶性を良好なものとすることができる。そしてこのような構造の単結晶ダイヤモンド成長用の基材の薄膜側の表面上に単結晶ダイヤモンドをＣＶＤ法等でヘテロエピタキシャル成長させると、結晶性の良好な単結晶ダイヤモンドを得ることができる。
また、種基材がＣＶＤ成長によって成長させるものと同じダイヤモンドであるため、基材や成長させたダイヤモンドとの間の応力によって種基材や単結晶ダイヤモンドが割れるといったことも無く、中間に存在するＩｒ膜またはＲｈ膜で生じる適当な応力によって簡単に成長させた単結晶ダイヤモンドと基材を分離させることができる単結晶ダイヤモンド成長用の基材とすることができる。また、Ｉｒ膜またはＲｈ膜できれいに分離することができ、また割れたりすることがほとんどないため、種基材は繰り返し使用することができ、よってコスト低減を図ることができる。
【実施例】
【００３５】
以下に実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
５．０ｍｍ角、厚みが０．５ｍｍで方位（１００）の両面研磨加工したＨＰＨＴ単結晶ダイヤモンドを種基材として用意した。
そして、この種基材のダイヤモンド成長を行う面に単結晶Ｉｒ膜をヘテロエピタキシャル成長させて単結晶ダイヤモンド成長用の基材を作製した。製膜は、Ｉｒをターゲットとした、Ｒ．Ｆ．マグネトロンスパッター法で、Ａｒガス６×１０−２Ｔｏｒｒ（８Ｐａ）、基材温度７００℃の条件で単結晶Ｉｒ膜厚が１．５μｍになるまでスパッターして仕上げた。また、バイアス処理及びＤＣプラズマＣＶＤを行う際の電気的導通のために、基材温度を１００℃とした他は同じ条件で、裏面にもＩｒを１．５μｍ成長させた。
【００３６】
次に、この単結晶ダイヤモンド成長用の基材の単結晶Ｉｒ膜の表面にダイヤモンドの核を形成するためのバイアス処理を行った。
先ず、基材をバイアス処理装置の負電圧印加電極（カソード）上にセットし、真空排気を行った。次に、基材を６００℃に加熱してから、３ｖｏｌ．％水素希釈メタンガスを導入し、圧力を１２０Ｔｏｒｒ（１．６×１０４Ｐａ）とした。それから、バイアス処理を行った。すなわち、両電極間にＤＣ電圧を印加して、所定の直流電流を流した。
そして最後に、このバイアス処理済みの基材の単結晶Ｉｒ膜側の表面上に、ＤＣプラズマＣＶＤ法によって９００℃で３０ｈｒかけて、単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させた。
【００３７】
成長終了後、製造物が室温程度に冷えたのを確認してからチャンバー内に大気を導入して、ベルジャーを開けた。正電圧印加電極（アノード）上の製造物は、ヘテロエピタキシャル成長させた単結晶ダイヤモンドと単結晶ダイヤモンド成長用の基材とが分離していた。
成長させた単結晶ダイヤモンドに対して表面研磨加工を行って、基材とほぼ同サイズの約５ｍｍ角厚み１５０μｍに仕上げた。
【００３８】
得られた単結晶ダイヤモンドは、ラマン分光、ＸＲＤロッキングカーブ、断面ＴＥＭ、カソードルミネッセンス（ＣＬ）で評価したところ、充分な結晶性であることが確認できた。
そして、使用後の単結晶ダイヤモンド成長用の基材は単結晶Ｉｒ膜を除去した後に、種基材の単結晶ダイヤモンドのきれいな面が出る程度に研磨加工して、新たな種基材の単結晶ダイヤモンドとして再利用することができた。
【００３９】
（実施例２）
最後のＤＣプラズマＣＶＤでの単結晶ダイヤモンドの成長時間を９ｈｒ（６０μｍ厚狙い）とする他は実施例１と同様の条件で単結晶ダイヤモンドを製造した後、製造物が室温程度に冷えたのを確認してからチャンバー内に大気を導入してベルジャーを開けた。
この場合、アノード上の製造物は、ヘテロエピタキシャル成長させた単結晶ダイヤモンドと基材部分とが、弱い付着力で貼り付いていた。そこで、製造物を沸騰した純水中に１ｈｒ浸けて取り出しところ、単結晶ダイヤモンドと基材部分とをきれいに分離することができた。また、単結晶ダイヤモンド種基材のＩｒ膜側の表面には僅かにＩｒが付着している部分もあったが、その後の研磨加工で容易に除去することができた。
【００４０】
実施例２の条件で成長させた単結晶ダイヤモンドは、表面研磨加工を行って、単結晶ダイヤモンド成長用の基材とほぼ同サイズの約５ｍｍ角、厚み５０μｍに仕上げることができた。
得られた単結晶ダイヤモンドは、ラマン分光、ＸＲＤロッキングカーブ、断面ＴＥＭ、カソードルミネッセンス（ＣＬ）で評価したところ、充分な結晶性であることが確認できた。
また、単結晶ダイヤモンド成長用の基材はＩｒ膜の除去及び種基材の単結晶ダイヤモンドのきれいな面が出る程度に研磨加工して、新たな種基材の単結晶ダイヤモンドとして再利用することができた。
【００４１】
（比較例）
種基材として、５．０ｍｍ角、厚みが０．５ｍｍで方位（１００）の両面研磨加工単結晶ＭｇＯを使用した以外は実施例１と同様の条件で、単結晶Ｉｒ膜の成長とバイアス処理を行って単結晶ダイヤモンド成長用の基材を用意し、その上にＤＣプラズマＣＶＤ法で単結晶ダイヤモンドのヘテロエピタキシャル成長を行って、単結晶ダイヤモンドの製造を図った。
しかし、ベルジャーを開けて、チャンバー内の製造物を見ると、単結晶ＭｇＯ基材および単結晶ダイヤモンドが共に１ｍｍ角程度の細かい破片に割れていた。
この単結晶ダイヤモンドの破片一つを取って、結晶性を評価したところ、ラマン半値幅も広く、断面ＴＥＭでも転位欠陥が多く存在するなど、デバイス用途では不充分なレベルであった。
当然、粉々となった単結晶ＭｇＯ基材の再利用は不可能であった。
【００４２】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４３】
１１…単結晶ダイヤモンド成長用の基材、 １２…種基材、 １３…イリジウム膜またはロジウム膜（薄膜）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、単結晶からなる種基材と、該種基材上にヘテロエピタキシャル成長させた薄膜を有する単結晶ダイヤモンド成長用の基材であって、
前記種基材は、単結晶ダイヤモンドであり、かつ前記薄膜は、イリジウム膜またはロジウム膜であることを特徴とする単結晶ダイヤモンド成長用の基材。
【請求項２】
前記種基材は、高温高圧合成（ＨＰＨＴ）単結晶ダイヤモンドまたは気相合成（ＣＶＤ）単結晶ダイヤモンド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成長用の基材。
【請求項３】
前記種基材は、厚みが０．０３ｍｍ以上１５．００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の単結晶ダイヤモンド成長用の基材。
【請求項４】
前記薄膜は、スパッター法によって前記種基材上にヘテロエピタキシャル成長させたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の単結晶ダイヤモンド成長用の基材。
【請求項５】
前記薄膜は、厚みが０．５ｎｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の単結晶ダイヤモンド成長用の基材。
【請求項６】
前記薄膜は、該表面に対して、前記基材側の電極をカソードとした直流放電でダイヤモンド核形成を行うバイアス処理が行われたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の単結晶ダイヤモンド成長用の基材。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の単結晶ダイヤモンド成長用の基材の前記薄膜側に、マイクロ波ＣＶＤ法あるいは直流プラズマＣＶＤ法によって単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることを特徴とする単結晶ダイヤモンドの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の単結晶ダイヤモンドの製造方法によって製造された単結晶ダイヤモンドを有する基材から、単結晶ダイヤモンドを分離することを特徴とする単結晶ダイヤモンドの製造方法。
【請求項９】
前記単結晶ダイヤモンドの分離は、前記単結晶ダイヤモンドを有する基材を、純水またはウェットエッチング液に浸けるものとすることを特徴とする請求項８に記載の単結晶ダイヤモンドの製造方法。
【請求項１】
少なくとも、単結晶からなる種基材と、該種基材上にヘテロエピタキシャル成長させた薄膜を有する単結晶ダイヤモンド成長用の基材であって、
前記種基材は、単結晶ダイヤモンドであり、かつ前記薄膜は、イリジウム膜またはロジウム膜であることを特徴とする単結晶ダイヤモンド成長用の基材。
【請求項２】
前記種基材は、高温高圧合成（ＨＰＨＴ）単結晶ダイヤモンドまたは気相合成（ＣＶＤ）単結晶ダイヤモンド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成長用の基材。
【請求項３】
前記種基材は、厚みが０．０３ｍｍ以上１５．００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の単結晶ダイヤモンド成長用の基材。
【請求項４】
前記薄膜は、スパッター法によって前記種基材上にヘテロエピタキシャル成長させたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の単結晶ダイヤモンド成長用の基材。
【請求項５】
前記薄膜は、厚みが０．５ｎｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の単結晶ダイヤモンド成長用の基材。
【請求項６】
前記薄膜は、該表面に対して、前記基材側の電極をカソードとした直流放電でダイヤモンド核形成を行うバイアス処理が行われたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の単結晶ダイヤモンド成長用の基材。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の単結晶ダイヤモンド成長用の基材の前記薄膜側に、マイクロ波ＣＶＤ法あるいは直流プラズマＣＶＤ法によって単結晶ダイヤモンドをヘテロエピタキシャル成長させることを特徴とする単結晶ダイヤモンドの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の単結晶ダイヤモンドの製造方法によって製造された単結晶ダイヤモンドを有する基材から、単結晶ダイヤモンドを分離することを特徴とする単結晶ダイヤモンドの製造方法。
【請求項９】
前記単結晶ダイヤモンドの分離は、前記単結晶ダイヤモンドを有する基材を、純水またはウェットエッチング液に浸けるものとすることを特徴とする請求項８に記載の単結晶ダイヤモンドの製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１５９１８６（Ｐ２０１０−１５９１８６Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３１０２（Ｐ２００９−３１０２）
【出願日】平成２１年１月９日（２００９．１．９）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月９日（２００９．１．９）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
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