(57)【要約】【課題】  半導体ウェハプロセス等に適用可能で、背面給電デバイスの作製に適する大型の導電性ダイヤモンド基板、及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  凹部となる第１の領域と、該第１の領域を取り囲む第２の領域とを含む主面を有する導電性基板１と、前記主面の前記第１の領域上に設けられた板状の導電性単結晶ダイヤモンド部４と、前記主面の前記第２の領域上に設けられた層状の導電性多結晶ダイヤモンド部５と、を備え、前記導電性単結晶ダイヤモンド部４が、前記導電性多結晶ダイヤモンド部５と接続して、前記導電性基板１に固定されているダイヤモンド基板。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部となる第１の領域と、該第１の領域を取り囲む第２の領域とを含む主面を有する導電性基板と、前記主面の前記第１の領域上に設けられた板状の導電性単結晶ダイヤモンド部と、前記主面の前記第２の領域上に設けられた層状の導電性多結晶ダイヤモンド部と、を備え、前記導電性単結晶ダイヤモンド部が、前記導電性多結晶ダイヤモンド部と接続して、前記導電性基板に固定されている、ことを特徴とするダイヤモンド基板。
【請求項２】
前記導電性単結晶ダイヤモンド部は、エピタキシャル成長された導電性単結晶ダイヤモンド層を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド基板。
【請求項３】
前記導電性単結晶ダイヤモンド部、導電性多結晶ダイヤモンド部、及び導電性基板の抵抗率は１×１０−１Ωｃｍ以下である、ことを特徴とする請求項１または２に記載のダイヤモンド基板。
【請求項４】
前記導電性単結晶ダイヤモンド部、及び導電性多結晶ダイヤモンド部には、不純物として水素、リチウム、ホウ素、窒素、アルミニウム、珪素、リン、及び硫黄のうち少なくとも１つの元素を含有する、ことを特徴とする請求項１から３いずれかに記載のダイヤモンド基板。
【請求項５】
前記導電性基板は、珪素、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、及び窒化ホウ素のうち少なくとも１つの材料を含有する、ことを特徴とする請求項１から４いずれかに記載のダイヤモンド基板。
【請求項６】
凹部となる第１の領域と、該第１の領域を取り囲む第２の領域とを含む主面を有する導電性基板と、前記主面の前記第１の領域上に設けられた板状の導電性単結晶ダイヤモンド部と、前記主面の前記第２の領域上に設けられた層状の導電性多結晶ダイヤモンド部とを備えるダイヤモンド基板の製造方法であって、前記主面の前記第１の領域上に導電性単結晶ダイヤモンド基板を載置する載置工程と、前記載置工程の後、気相合成法を用いて前記導電性単結晶ダイヤモンド基板から導電性ダイヤモンドを形成すると共に、前記第２の領域上に前記導電性多結晶ダイヤモンド部を形成して、第１の領域上の導電性単結晶ダイヤモンド基板と、第２の領域上に形成した導電性多結晶ダイヤモンド部を接続させる、ダイヤモンド部形成工程とを含む、ことを特徴とするダイヤモンド基板の製造方法。
【請求項７】
前記第１の領域の凹部に載置する導電性単結晶ダイヤモンド基板の板厚は、前記第１の領域の凹部深さよりも大きい、ことを特徴とする請求項６に記載のダイヤモンド基板の製造方法。
【請求項８】
前記導電性単結晶ダイヤモンド基板上に気相合成法で形成した導電性ダイヤモンドは、エピタキシャル成長された導電性単結晶ダイヤモンド層を含む、ことを特徴とする請求項６または７に記載のダイヤモンド基板の製造方法。
【請求項９】
前記第１の領域上及び第２の領域上の導電性ダイヤモンド、及び導電性基板の抵抗率は１×１０−１Ωｃｍ以下である、ことを特徴とする請求項６から８いずれかに記載のダイヤモンド基板の製造方法。
【請求項１０】
前記導電性単結晶ダイヤモンド基板、及び導電性多結晶ダイヤモンド部には、不純物として水素、リチウム、ホウ素、窒素、アルミニウム、珪素、リン、及び硫黄のうち少なくとも１つの元素を含有する、ことを特徴とする請求項６から９いずれかに記載のダイヤモンド基板の製造方法。
【請求項１１】
前記導電性基板は、珪素、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、及び窒化ホウ素のうち少なくとも１つの材料を含有する、ことを特徴とする請求項６から１０いずれかに記載のダイヤモンド基板の製造方法。
【請求項１２】
前記ダイヤモンド部形成工程の後、エッチング又は研磨により、前記導電性単結晶ダイヤモンド部及び導電性多結晶ダイヤモンド部を加工することによって、前記ダイヤモンド基板の表面を平坦化する平坦化工程を更に含む、ことを特徴とする請求項６から１１いずれかに記載のダイヤモンド基板の製造方法。
【請求項１３】
前記ダイヤモンド部形成工程または平坦化工程の後、前記ダイヤモンド基板を放電加工により切断する工程を更に含む、ことを特徴とする請求項６から１２いずれかに記載のダイヤモンド基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイヤモンド基板及びその製造方法に関し、特に半導体ウェハプロセス等に適用可能で、背面給電デバイスの作製に適する、大型の導電性ダイヤモンド基板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドは高熱伝導率、高い電子・正孔移動度、高い絶縁破壊電界強度、低誘電損失、そして広いバンドギャップといった、半導体材料として他に類を見ない、優れた特性を数多く備えている。特に近年では、優れた高周波特性を持つ電界効果トランジスタなどが開発され、パワーデバイス用半導体としても期待されている。また、ダイヤモンドは負の電子親和力を持つとされ、電子放出素子として応用研究が進められている。
【０００３】
ダイヤモンドを半導体として利用するためには、他の半導体材料と同様に大型の単結晶基板が必要である。なぜなら半導体デバイスの作製に必須である半導体ウェハプロセスおよびその装置は、数インチ径のウェハを前提として設計開発されているからである。現在、工業的に大型のダイヤモンド単結晶を得る方法として、高温高圧合成法や気相合成法が開発されており、これらによって１０ｍｍ径程の大型基板が得られるようになっている。しかし、直径１インチ以上の大径化の目処は現時点では立っていない。比較的大型の異種基板上にダイヤモンド単結晶を成長させるヘテロエピタキシャル成長は、現状では結晶性が十分でなく、半導体用途としての利用は限られている。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１には、面積が１ｍｍ２以上の単結晶ダイヤモンドを多結晶ダイヤモンドが取り囲むことにより、結晶性の良い単結晶ダイヤモンドと、大面積の得られる多結晶ダイヤモンドの両者の長所を併せ持つダイヤモンド部品の例が示されている。
【特許文献１】特開平８−２０８３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１で示された単結晶ダイヤモンド基板は、常温で絶縁性のＩＩａ型及びＩｂ型ダイヤモンド及びノンドープ単結晶ダイヤモンドであり、このままでは半導体デバイスとして使用できない。また、このダイヤモンド部品の土台として例示されているシリコン基板も常温では絶縁性であるため、シリコン基板を除去し、かつ電極や導電性ダイヤモンドを改めて成膜しなければセンサ等で利用できない。絶縁性ダイヤモンドの加工は、特許文献１で述べられているように、レーザーによる切断加工が実施されているが、加工速度などに難点がある。さらに、シリコン基板上に単結晶ダイヤモンド基板を配置してその周囲を多結晶ダイヤモンドで覆うには、十分な厚さの多結晶ダイヤモンドを成膜する必要があり、スループットの点で難点がある。
【０００６】
本発明は、前記課題を克服すべくなされたもので、半導体ウェハプロセス等に適用可能で、背面給電デバイスの作製に適する大型の導電性ダイヤモンド基板、及びそ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】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は次の（１）〜（１３）の態様を有する。
（１）凹部となる第１の領域と、該第１の領域を取り囲む第２の領域とを含む主面を有する導電性基板と、前記主面の前記第１の領域上に設けられた板状の導電性単結晶ダイヤモンド部と、前記主面の前記第２の領域上に設けられた層状の導電性多結晶ダイヤモンド部と、を備え、前記導電性単結晶ダイヤモンド部が、前記導電性多結晶ダイヤモンド部と接続して、前記導電性基板に固定されている、ダイヤモンド基板。
（２）前記導電性単結晶ダイヤモンド部は、エピタキシャル成長された導電性単結晶ダイヤモンド層を含む、前記（１）に記載のダイヤモンド基板。
（３）前記導電性単結晶ダイヤモンド部、導電性多結晶ダイヤモンド部、及び導電性基板の抵抗率は１×１０−１Ωｃｍ以下である、前記（１）または（２）に記載のダイヤモンド基板。
（４）前記導電性単結晶ダイヤモンド部、及び導電性多結晶ダイヤモンド部には、不純物として水素、リチウム、ホウ素、窒素、アルミニウム、珪素、リン、及び硫黄のうち少なくとも１つの元素を含有する、前記（１）から（３）いずれかに記載のダイヤモンド基板。
（５）前記導電性基板は、珪素、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、及び窒化ホウ素のうち少なくとも１つの材料を含有する、前記（１）から（４）いずれかに記載のダイヤモンド基板。
【０００８】
（６）凹部となる第１の領域と、該第１の領域を取り囲む第２の領域とを含む主面を有する導電性基板と、前記主面の前記第１の領域上に設けられた板状の導電性単結晶ダイヤモンド部と、前記主面の前記第２の領域上に設けられた層状の導電性多結晶ダイヤモンド部とを備えるダイヤモンド基板の製造方法であって、前記主面の前記第１の領域上に導電性単結晶ダイヤモンド基板を載置する載置工程と、前記載置工程の後、気相合成法を用いて前記導電性単結晶ダイヤモンド基板から導電性ダイヤモンドを形成すると共に、前記第２の領域上に前記導電性多結晶ダイヤモンド部を形成して、第１の領域上の導電性単結晶ダイヤモンド基板と、第２の領域上に形成した導電性多結晶ダイヤモンド部を接続する、ダイヤモンド部形成工程とを含む、ダイヤモンド基板の製造方法。
（７）前記第１の領域の凹部に載置する導電性単結晶ダイヤモンド基板の板厚は、前記第１の領域の凹部深さよりも大きい、前記（６）に記載のダイヤモンド基板の製造方法。
（８）前記導電性単結晶ダイヤモンド基板上に気相合成法で形成した導電性ダイヤモンドは、エピタキシャル成長された導電性単結晶ダイヤモンド層を含む、前記（６）または（７）に記載のダイヤモンド基板の製造方法。
【０００９】
（９）前記第１の領域上及び第２の領域上の導電性ダイヤモンド、及び導電性基板の抵抗率は１×１０−１Ωｃｍ以下である、前記（６）から（８）いずれかに記載のダイヤモンド基板の製造方法。
（１０）前記導電性単結晶ダイヤモンド基板、及び導電性多結晶ダイヤモンド部には、不純物として水素、リチウム、ホウ素、窒素、アルミニウム、珪素、リン、及び硫黄のうち少なくとも１つの元素を含有する、前記（６）から（９）いずれかに記載のダイヤモンド基板の製造方法。
（１１）前記導電性基板は、珪素、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、及び窒化ホウ素のうち少なくとも１つの材料を含有する、前記（６）から（１０）いずれかに記載のダイヤモンド基板の製造方法。
（１２）前記ダイヤモンド部形成工程の後、エッチング又は研磨により前記導電性単結晶ダイヤモンド部及び導電性多結晶ダイヤモンド部を加工することによって、前記ダイヤモンド基板の表面を平坦化する平坦化工程を更に含む、前記（６）から（１１）いずれかに記載のダイヤモンド基板の製造方法。
（１３）前記ダイヤモンド部形成工程または平坦化工程の後、前記ダイヤモンド基板を放電加工により切断する工程を更に含む、前記（６）から（１２）いずれかに記載のダイヤモンド基板の製造方法。
【００１０】
以下、上記の本発明について説明する。
本発明は、半導体として利用できる導電性単結晶ダイヤモンドを導電性基板上に配置し、導電性多結晶ダイヤモンドを介して導電性基板に固定することにより、大型の導電性ダイヤモンド基板として利用するものである。基板が全て導電性材料からなることにより、このまま半導体基板として利用でき、放電加工等によるデバイス成形・切り出しも容易である。また、大型の導電性基板を利用することで導電性単結晶ダイヤモンド、すなわち半導体ダイヤモンドを半導体ウェハプロセスに投入することができる。さらに、ダイヤモンドを載置した反対側の基板面側から給電することができるので、ダイヤモンド側の電極構造を簡略化でき、デバイスの自由度が広がる利点がある。
【００１１】
本発明のダイヤモンド基板は、代表的な方法として、気相合成法を用いて導電性単結晶ダイヤモンドと導電性多結晶ダイヤモンドを接続することで得られる。気相合成法では基板の上方向だけでなく、横方向にもダイヤモンドが成長するので、容易に両者を接続することができる。ここで用いる導電性単結晶ダイヤモンド基板部分には、高温高圧合成法や気相合成法で得られる人工の導電性ダイヤモンドや、天然産導電性ダイヤモンドいずれもが利用可能である。この導電性単結晶ダイヤモンド基板の面方位は｛１００｝面、｛１１０｝面、または｛１１１｝面のいずれか、あるいはこれらの面から±１０°以下のずれの範囲内にある方が望ましい。これらの基板を用いることで、その後の気相合成時に導電性のエピタキシャル成長がし易くなる。
【００１２】
また、気相合成法で形成する場合、導電性基板の凹部に載置した導電性単結晶ダイヤモンド基板上に形成した導電性ダイヤモンドは、導電性多結晶ダイヤモンドであっても、導電性単結晶ダイヤモンドすなわちエピタキシャル成長されたダイヤモンドであってもよい。この領域がエピタキシャル成長された導電性単結晶ダイヤモンドであればこのままデバイスとして利用可能であるが、導電性多結晶ダイヤモンドであったとしても、この層をエッチング、研磨又は放電加工により除去して導電性単結晶ダイヤモンド基板部分を露出させることにより、半導体デバイスとして利用できる。また、表面のダイヤモンド部をエッチング又は研磨により平坦化することで、半導体ウェハプロセスに適用しやすくなる利点がある。
【００１３】
本発明のダイヤモンド基板では、導電性基板上に形成された凹部を有する第１の領域に、導電性単結晶ダイヤモンドを載置し、これを取り囲む第２の領域上に設けられた導電性多結晶ダイヤモンドと接続して固定される必要がある。凹部に導電性単結晶ダイヤモンドを載置したことにより、接続時の導電性単結晶ダイヤモンドの移動を防止し、密着性よく導電性基板に固定することができる。この凹部を有する第１の領域は、導電性基板上に１ヶ所あってもよいし、複数個所あってもよい。また、一つの凹部に載置された導電性単結晶ダイヤモンドは１つであっても、複数個並べて載置してもよい。複数個形成することにより、一つのダイヤモンド基板上に複数の導電性単結晶ダイヤモンド領域が存在することになり、デバイス化の効率が向上する。
【００１４】
導電性単結晶ダイヤモンドの板厚は、導電性基板に形成された凹部の深さよりも大きいことが望ましい。こうすることにより導電性多結晶ダイヤモンド部の厚みが比較的薄くても、導電性単結晶ダイヤモンドと導電性多結晶ダイヤモンドを強固に接続することができる。さらに、気相合成法で導電性ダイヤモンド層を形成する場合、導電性単結晶ダイヤモンド基板上に形成されたダイヤモンドをエッチング又は研磨により除去しても、導電性単結晶ダイヤモンド基板とその周囲の導電性多結晶ダイヤモンドが接続しているため、導電性単結晶ダイヤモンド基板部分をデバイス等に利用できる。
【００１５】
導電性単結晶ダイヤモンド部、導電性多結晶ダイヤモンド部、及び導電性基板の抵抗率は１×１０−１Ωｃｍ以下であることが望ましい。低抵抗のダイヤモンド及び基板を用いることで、省電力・高効率のデバイスを作製することが可能となる。また、低抵抗の基板は放電加工による加工成形が容易となる。
【００１６】
本発明の導電性単結晶ダイヤモンド及び導電性多結晶ダイヤモンドには、不純物として水素、リチウム、ホウ素、窒素、アルミニウム、珪素、リン、及び硫黄のうち少なくとも１つの元素を含有することが望ましい。これらの元素がダイヤモンド中に含まれることにより、ダイヤモンドが半導体となり、常温で導電性を示すようになる。特にホウ素はダイヤモンド中に取り込まれやすく、容易に低抵抗化することができるので、本発明のダイヤモンド基板を得るにはより好適な元素である。これらの不純物をダイヤモンド中に取り込む方法としては、高温高圧合成や気相合成時に不純物元素を添加する公知技術を利用してもよいし、イオン注入などを利用してもよい。
【００１７】
本発明に用いる導電性基板は導電性があれば金属やセラミックなど、任意の材料が利用できるが、珪素、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、及び窒化ホウ素のうち少なくとも１つの材料を含有することが望ましい。これらの材料を用いることで、ダイヤモンドとの密着性や導電性を良好に保つことができ、ウェハプロセスを容易にすることができる。これらの材料は、単結晶、多結晶、焼結体いずれの形態も基板として利用可能である。導電性基板の大きさは、直径２インチ以上、厚さは１ｍｍ以下であれば、その後のウェハプロセス等でのデバイス形成が容易となる。
【００１８】
本発明のダイヤモンド基板の製造方法では、気相合成法による導電性ダイヤモンド部形成工程の後、ダイヤモンド基板を放電加工により切断することができる。放電加工は、ダイヤモンド表面の凹凸を成形することにも利用できるし、導電性単結晶ダイヤモンド部分を高速で切り出すことが可能で、デバイスのチップ化に役立つ。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に関するダイヤモンド基板及びその製造方法を用いれば、基板として大型、かつ導電性のある高品質なダイヤモンド単結晶部分が、半導体ウェハプロセス等に適用可能で、背面給電デバイスの作製などにも利用可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
実施例１
本実施例では、導電性基板１としてホウ素ドープ単結晶珪素基板を用意し、この上に導電性ダイヤモンドを形成した例を述べる。この導電性基板１の主面の面方位は｛１００｝でサイズは直径２インチ、厚さ１ｍｍであった。抵抗率は９．０×１０−２Ωｃｍであった。この導電性基板１に対し、上面から見た時に円形状となる凹部２（第１の領域）を４ヶ所加工形成した（図１）。凹部２の直径は２ｍｍ、深さは０．２ｍｍであった。
この凹部２に、天然産ＩＩｂ型の導電性単結晶ダイヤモンド基板４を載置した（図２）。基板４のサイズは直径１．９５ｍｍ、厚さは０．２５ｍｍの円板状で、抵抗率は１．０×１０−２Ωｃｍ、主面の面方位は｛１００｝であった。
【００２１】
次に、この導電性基板１及び導電性単結晶ダイヤモンド基板４上に、気相合成（ＣＶＤ）法で導電性ダイヤモンド５を成長させた。成長装置は公知の熱フィラメントＣＶＤ装置で、使用したガスは水素、メタン及びジボランで、それぞれの流量比は１００万対１万対１であった。フィラメント温度２０５０℃、基板温度を９００℃に設定して、６０時間ダイヤモンドを成長させたところ、導電性基板１及び導電性単結晶ダイヤモンド基板４上に、導電性多結晶ダイヤモンド５が成膜された（図３）。導電性基板１と導電性単結晶ダイヤモンド基板４上に成膜された導電性多結晶ダイヤモンド５の膜厚は６０μｍ、導電性基板１の裏面側の反りは１μｍ以下であった。そして、導電性単結晶ダイヤモンド基板４と、導電性基板１は、導電性多結晶ダイヤモンド５を介して強固に接続されていることが確認できた。このダイヤモンド基板の抵抗率は９．５×１０−２Ωｃｍであった。
【００２２】
次に、このダイヤモンド基板の導電性多結晶ダイヤモンド５側を、頂上部から６０μｍ機械的に研磨した。その結果、図４に示すように導電性単結晶ダイヤモンド４が表面に出た状態で、かつ表面が平坦なダイヤモンド基板が得られた。また、この状態でも導電性単結晶ダイヤモンド基板４は導電性多結晶ダイヤモンド５を介して導電性基板１と強固に接続していることを確認した。
【００２３】
次に、このダイヤモンド基板にフォトレジストを回転塗布したところ、膜厚分布が面内で１％以下に収まり、均一に塗布できることを確認した。この状態で接触型アライナを用いることで、導電性単結晶ダイヤモンド上に１μｍ幅の微細加工を加えることができ、半導体ウェハプロセスが適用できることを確認した。さらに、図５のように、ワイヤ放電加工により、導電性単結晶ダイヤモンド４部分を含む、直径３ｍｍの領域を容易に切り出すことができた。この切り出したデバイスの、上下両面に蒸着によりチタン電極を形成したところ、上下両面で良好なオーミック特性を示し、裏面側から給電できることがわかった。
【００２４】
比較例１
ここで比較例１として、絶縁性基板を利用した例を述べる。ダイヤモンドを載置する基板には、不純物をドープしない珪素基板を用意した。不純物をドープしない珪素は真性半導体であり、常温での抵抗率は１．０×１０５Ωｃｍ以上となり絶縁性であった。この基板に対し、図１と同様の凹部２を形成した。単結晶ダイヤモンド基板には高温高圧合成法で得られたＩＩａ型の単結晶ダイヤモンド基板４を用意した。サイズ、面方位等は先の実施例１と同様とした。この単結晶ダイヤモンド基板４の常温での抵抗率は１．０×１０５Ωｃｍ以上で絶縁性であった。
【００２５】
これらの基板を図２のように配置し、先の実施例１と同型の熱フィラメントＣＶＤ装置を用いて、ダイヤモンドを気相合成した。使用ガスは水素とメタンで、流量比は１００対１とした。ガス以外の成膜条件を先の実施例１と同様として、ダイヤモンドを成膜した結果、珪素基板１及び単結晶ダイヤモンド基板４上に厚さ６０μｍの多結晶ダイヤモンド５が形成された。この後、実施例１と同様の方法でダイヤモンド側を平滑化研磨し、蒸着で上下両面にチタン電極を形成したが、電極間の抵抗率は１．０×１０５Ωｃｍ以上となり絶縁性であった。従って、このままでは半導体デバイスとして利用できないことがわかった。
【００２６】
比較例２
さらに比較例２として、導電性基板１表面に凹部を形成せずに、導電性単結晶ダイヤモンド基板４を載置した例について述べる。ここでは、導電性基板１の凹部を除き、導電性基板１と導電性単結晶ダイヤモンド基板４の種類、サイズ、面方位、抵抗率等は先の実施例１と同様である。これらの基板を図６のように配置し、先の実施例１と同様の条件でダイヤモンドを成膜した。この結果、導電性基板１及び導電性単結晶ダイヤモンド基板４上に厚さ６０μｍ導電性多結晶ダイヤモンド５が形成された（図７）。この時点で、第２の領域上に形成された導電性多結晶ダイヤモンド５と、導電性単結晶ダイヤモンド基板４は接続していたが、その後、機械的な研磨を実施した際に導電性単結晶ダイヤモンド４が外れ、両者の機械的な接続強度が十分でないことがわかった。
【００２７】
実施例２
本実施例では、導電性基板１として導電性炭化珪素焼結体基板を用意し、この上に導電性ダイヤモンドを形成した例を述べる。この導電性基板１のサイズは直径２インチ、厚さ１ｍｍであった。抵抗率は８．０×１０−３Ωｃｍであった。この導電性基板１に対し、上面から見た時に円形状となる凹部２（第１の領域）を４ヶ所加工形成した（図１）。凹部２の直径は２ｍｍ、深さは０．２ｍｍであった。
この凹部２に、高温高圧合成法で得られた、不純物としてホウ素を含むＩＩｂ型の導電性単結晶ダイヤモンド基板４を載置した（図２）。基板のサイズは直径１．９５ｍｍ、厚さは０．２５ｍｍの円板状で、抵抗率は８．５×１０−２Ωｃｍ、主面の面方位は｛１１１｝から２°傾いた状態であった。
【００２８】
次に、この導電性基板１及び導電性単結晶ダイヤモンド基板４上に、気相合成（ＣＶＤ）法で導電性ダイヤモンドを成長させた。成長装置は公知のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置で、使用したガスは水素、メタン及びホスフィンで、それぞれの流量比は１０００対１０対１であった。周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を投入し、投入電力を５ｋＷ、基板温度を１０００℃に設定して、６０時間ダイヤモンドを成長させたところ、導電性基板１及び導電性単結晶ダイヤモンド基板４上に、厚さ６０μｍの導電性ダイヤモンド６が成膜された（図８）。導電性基板１上の導電性ダイヤモンドは、不純物としてリンを含む多結晶ダイヤモンドであり、導電性単結晶ダイヤモンド基板４上の導電性ダイヤモンド６は、不純物としてリンを含む単結晶ダイヤモンドであることを確認した。導電性基板１の裏面側の反りは１μｍ以下であった。そして、導電性単結晶ダイヤモンド４，６部分と、導電性基板１は、導電性多結晶ダイヤモンド５を介して強固に接続されていることが確認できた。この導電性単結晶ダイヤモンド部分４，６及び、導電性多結晶ダイヤモンド部分５の抵抗率は１．０×１０２Ωｃｍであった。
【００２９】
次に、このダイヤモンド基板の導電性ダイヤモンド側を、頂上部から５５μｍ機械的に研磨した。その結果、図９に示すように表面が平坦なダイヤモンド基板が得られた。また、この状態でも導電性単結晶ダイヤモンド部分４，６は導電性多結晶ダイヤモンド５を介して導電性基板１と強固に接続していることを確認した。
【００３０】
次に、このダイヤモンド基板にフォトレジストを回転塗布したところ、膜厚分布が面内で１％以下に収まり、均一に塗布できることを確認した。この状態で接触型アライナを用いることで、導電性単結晶ダイヤモンド上に１μｍ幅の微細加工を加えることができ、半導体ウェハプロセスが適用できることを確認した。さらに、実施例１と同様のワイヤ放電加工を実施しようとしたが、抵抗率が大きく、放電加工による切り出しはできなかった。そこで、レーザー切断で導電性単結晶ダイヤモンド部分を含む、直径３ｍｍの領域を切り出し、この切り出したデバイスの、上下両面に高周波スパッタによりアルミニウム電極を形成したところ、上下両面で良好なオーミック特性を示し、裏面側から給電できることがわかった。そして、このデバイスを真空中に配置し、裏面側に２００Ｖの負圧を印可したところ、導電性単結晶ダイヤモンド部分から１００ｍＡの電子が放出されることを確認した。
以上のように、実施例に代表されるような方法で製造したダイヤモンド基板は、半導体ウェハプロセスに利用できる大面積な導電性ダイヤモンド基板であることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明における導電性基板の例である。（ａ）導電性基板の上面模式図である。（ｂ）導電性基板の側面模式図である。
【図２】導電性基板上に導電性単結晶ダイヤモンドを載置した例である。（ａ）導電性単結晶ダイヤモンドを載置した時の上面模式図である。（ｂ）導電性単結晶ダイヤモンドを載置した時の側面模式図である。
【図３】導電性基板及び導電性単結晶ダイヤモンド上に導電性多結晶ダイヤモンドを成膜した模式図である。
【図４】導電性多結晶ダイヤモンドを研磨した例である。（ａ）導電性多結晶ダイヤモンドを研磨した時の上面模式図である。（ｂ）導電性多結晶ダイヤモンドを研磨した時の上面模式図である。
【図５】放電加工によりダイヤモンド基板を切り出した例である。
【図６】凹部を設けない導電性基板に導電性単結晶ダイヤモンドを載置した比較例である。（ａ）凹部を設けない導電性基板に導電性単結晶ダイヤモンドを載置した上面模式図である。（ｂ）凹部を設けない導電性基板に導電性単結晶ダイヤモンドを載置した側面模式図である。
【図７】凹部を設けない導電性基板に導電性多結晶ダイヤモンドを成膜した比較例の側面模式図である。
【図８】実施例２の側面模式図である。
【図９】実施例２において導電性ダイヤモンド層の一部を研磨した例である。
【符号の説明】
【００３２】
１  導電性基板
２  凹部を有する第１の領域
３  第２の領域
４  導電性単結晶ダイヤモンド基板
５  導電性多結晶ダイヤモンド層
６  気相合成導電性単結晶ダイヤモンド層
【図１】
2006273592.tif 000003
【図２】
2006273592.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006273592.tif 000007
【図６】
2006273592.tif 000008
【図７】
2006273592.tif 000009
【図８】
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【図９】
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