(57)【要約】    【課題】  ダイヤモンド膜を形成した際の反り量が少なく、且つ破損しくにい単結晶基板を提供する。    【解決手段】  基体である単結晶ウエハ１の一方の面に、相互に平行な複数本の溝２ａと、これら溝２ａに直交し相互に平行な複数本の溝２ｂとが、夫々略等間隔に形成された単結晶基板において、溝２ａが延びる方向と単結晶ウエハ１の劈開方向ｘとがなす角度α１及び溝２ｂが延びる方向と単結晶ウエハ１の劈開方向ｘとがなす角度α２を、夫々８°以上にする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の単結晶材料からなる基体と、この基体の一方の面に形成された複数本の溝と、を有し、前記溝は夫々その延びる方向と前記基体の劈開方向とがなす角度が８°以上であることを特徴とする単結晶基板。
【請求項２】
前記一方の面が｛１００｝面により構成されており、前記複数本の溝が延びる方向と前記劈開方向とがなす角度が５５乃至６５°であることを特徴とする請求項１に記載の単結晶基板。
【請求項３】
前記複数本の溝は、隣り合う溝同士の間隔が一定でないことを特徴とする請求項１又は２に記載の単結晶基板。
【請求項４】
前記一方の面の周縁部には、前記溝が形成されていないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の単結晶基板。
【請求項５】
前記複数本の溝のうち少なくとも隣り合う１対の溝は、その延びる方向と前記劈開方向とがなす角度が相互に異なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の単結晶基板。
【請求項６】
前記一方の面上にダイヤモンド膜が形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の単結晶基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に複数本の溝が形成された単結晶基板に関し、特に、表面にダイヤモンド膜が形成される単結晶基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子素子及び電子回路等の半導体装置は、シリコン等の半導体材料の単結晶ウエハを基板として使用し、この基板上に微細加工を施すことにより製造されている。その際、複数個の素子を基板の結晶方向に配列するように形成し、その後、基板をスクライビング又はダイシングすることにより、複数個の素子を個々に分離して半導体チップを得ている（例えば、特許文献１又は２参照。）。ダイヤモンド半導体装置においても、基板に単結晶シリコンウエハが使用されており、この単結晶基板上にダイヤモンド膜が形成され、スクライビング又はダイシングによりチップ化されている。しかしながら、ダイヤモンド半導体装置においては、スクライビング又はダイシングする際に物質中で最も硬度が高いダイヤモンド膜が障害となっている。
【０００３】
従来の半導体基板には、スクライビング又はダイシング時のガイドとして、格子状の溝が形成されているものがある（特許文献３参照。）。特許文献３に記載のシリコン基板は、シリコンウエハ上にＳｉＯ２膜を形成した後、このＳｉＯ２膜及びシリコン基板表面に格子状の溝を形成することにより、基板の反り及び割れを防止している。また、ダイヤモンド半導体装置用基板にも同様の溝を形成する方法が提案されている（特許文献４参照。）。図１０は特許文献４に記載のダイヤモンド膜用基板を示す断面図である。図１０に示すように、特許文献４に記載のダイヤモンド膜用基板１０５は、チタン酸ストロンチウム等からなる基体１０１の表面に、白金等からなる金属膜１０３を形成し、この金属膜１０３の表面から複数本の切り込み１０２を設けている。これにより、ダイヤモンド膜用基板１０５は、その上にダイヤモンド膜１０４を成膜したときに、ダイヤモンド膜１０４と基板１０５との界面で発生する応力を緩和して、基板の反り、変形及びダイヤモンド膜の割れ等を防止すると共に、スクライビング又はダイシング時にダイヤモンド膜が基板１０５から剥離することを防止している。
【０００４】
単結晶基板上に、このような溝を形成する方法としては、ダイシングソー等の切断装置を使用する方法及びエッチングによる方法等があるが、その中でも、異方性エッチング法を適用することにより、側壁が結晶面に対して垂直な溝を形成することができる（特許文献５参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２５４５７７号公報
【特許文献２】特開２０００−２８６１７９号公報
【特許文献３】特開平９−１１７７０２号公報
【特許文献４】特開平１１−１９９３７９号公報
【特許文献５】特開平８−６４９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の従来の技術には以下に示す問題点がある。近時、レーザ切断方法及びその装置の発達に伴い、基板を容易に切断加工できるようになった。これにより、ダイヤモンド半導体装置においても、スクライビング又はダイシング時におけるガイド用の溝を形成する必要性が低下しており、むしろ、単結晶基板上に予め溝を形成することによる基板の機械的強度の低下、及び半導体装置製造過程における基板の破損が問題となっている。一般に、従来の単結晶基板は、その劈開方向に沿って複数本の溝が形成されているため劈開しやすく、意図せぬ破損が生じることがある。特に、半導体装置の製造に使用される単結晶基板は、大口径化が進んでいる一方で、その厚さはさほど増大していないため、表面に溝を形成すると、より破損しやすいという問題点がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、ダイヤモンド膜を形成した際の反り量が少なく、且つ破損しくにい単結晶基板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】
【０００８】
本願発明に係る単結晶基板は、板状の単結晶材料からなる基体と、この基体の一方の面に形成された複数本の溝と、を有し、前記溝は夫々その延びる方向と前記基体の劈開方向とがなす角度が８°以上であることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、溝が延びる方向と基体の劈開方向とがなす角度を８°以上にすることにより、単結晶基板を容易に劈開しにくくすることができるため、後工程における意図せぬ割れ及び破損の発生を抑制することができる。
【００１０】
前記一方の面が｛１００｝面により構成されている場合、前記複数本の溝が延びる方向と前記劈開方向とがなす角度は、５５乃至６５°であることが好ましい。これにより、溝を結晶格子点密度が最も大きい方位角度の近傍に形成することができるため、後工程における意図せぬ割れ及び破損の発生を抑制する効果が向上する。
【００１１】
また、前記複数本の溝は、隣り合う溝同士の間隔が一定でなくてもよい。これにより、フォトリソグラフィー等の微細加工プロセス、又は、ダイシングソー等装置を使用せず、例えば、けがき針等を使用した簡便な方法で溝を形成することもできる。その結果、製造コストを低減することができる。
【００１２】
更に、前記一方の面の周縁部には、前記溝が形成されていなくてもよい。単結晶基板の劈開は、その周縁部に応力が集中して発生することが多い。このため、単結晶基板の周縁部には溝を形成せず、周縁部の強度を向上することにより、意図せぬ劈開による破損の発生をより低減することができる。
【００１３】
更にまた、前記複数本の溝のうち少なくとも隣り合う１対の溝は、その延びる方向と前記劈開方向とがなす角度が相互に異なっていてもよい。複数本の溝を相互に平行に形成すると、特定の方向に対して外部応力が作用したときに、基板が破損しやすい。そこで、溝が延びる方向と前記劈開方向とがなす角度を、相互に異なるようにすることにより、特定の方向に対して外部応力が加わった場合においても、基板の破損を抑制することができる。
【００１４】
更にまた、この単結晶基板は、前記一方の面上にダイヤモンド膜を形成することができる。この単結晶基板は、その上にダイヤモンド膜を形成しても、反り量が少ないため、ダイヤモンド膜の剥離を防止することができる。また、この単結晶基板は、破損しにくいため、歩留りよくダイヤモンド半導体装置を製造することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、溝が延びる方向と基体の劈開方向とがなす角度を８°以上にしているため、半導体製造工程における単結晶基板の割れ及び破損を低減することができると共に、その上にダイヤモンド膜を形成したときの反りを最小限に抑えることができる。これにより、単結晶基板上に形成されるダイヤモンド膜の剥離及び破損も防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る単結晶基板について、添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態に係る単結晶基板について説明する。図１は本実施形態の単結晶基板を示す平面図である。図１に示すように、本実施形態の単結晶基板は、基体である単結晶ウエハ１の一方の面に、相互に平行な複数本の溝２ａと、これら溝２ａに直交し相互に平行な複数本の溝２ｂとが、夫々略等間隔に形成されている。即ち、溝２ａ及び溝２ｂは、隣り合う溝の間隔（以下、溝ピッチという）ｐ１及び溝ピッチｐ２が、夫々一定になるように形成されている。また、これら溝２ａ及び溝２ｂは、単結晶ウエハ１の周縁部まで形成されており、溝２ａ及び溝２ｂが延びる方向と単結晶ウエハ１の劈開方向ｘとがなす角度α１及び角度α２は、いずれも８°以上になっている。
【００１７】
本実施形態の単結晶基板においては、溝が延びる方向を劈開方向ｘに対して８°以上ずらしている。これにより、後工程において、基板が劈開して意図せぬ破損が発生することを抑制することができる。単結晶格子として８格子点以下のずれ、即ち、劈開方向に対するずれが８°未満では、劈開耐性を向上させるためには不十分であるため、劈開方向に対するずれが８°未満である溝を形成すると、結晶方向に沿って劈開が生じやすく、後工程において意図せぬ破損が発生しやすくなり、溝が延びる方向を劈開方向ｘからずらした効果が得られない。
【００１８】
なお、単結晶ウエハ１の表面が｛１００｝面により形成されている場合は、角度α１及び角度α２は、５５乃至６５°であることが好ましい。これにより、結晶格子点密度が最も大きい方位角度及びその近傍に溝が形成されるため、基板に意図せぬ破損が発生することを大幅に抑制することができる。
【００１９】
本実施形態の単結晶基板に使用される単結晶ウエハ１としては、例えば、単結晶のシリコン、シリコンカーバイド（炭化珪素）、窒化ガリウム、サファイア及び石英等を使用することができる。
【００２０】
また、単結晶ウエハ１の一方の面に溝を形成する方法としては、例えば、円盤状刃及び硬質工具を使用して機械的に形成する方法、フォトレジスト等によりパターニングして化学的にエッチングする方法等を適用することができるが、化学的エッチング法により溝を形成すると、底部が丸くなり、縦断面形状がＵ字状の溝が形成されるため、溝部に応力が集中しにくくなり、意図せぬ破損を抑制する効果が向上する。
【００２１】
本実施形態の単結晶基板は、例えば、ダイヤモンドセンサ等のダイヤモンド半導体装置用の基板として使用される。ダイヤモンド半導体装置の製造工程においては、通常、基板を６００乃至１１０℃の高温に加熱した状態で、ダイヤモンド膜を成膜する。本実施形態の単結晶基板は、ダイヤモンドのように内部応力が大きい材料を大面積の単結晶基板上に形成しても、ダイヤモンド膜が成膜される面に複数本の溝が形成されているため、ダイヤモンド膜が不連続となり、局所的に応力が閉じこめられるため、基板の反り及び変形量を少なくすることができる。これにより、成膜後にダイヤモンド膜が剥離することを防止することができる。また、本実施形態の単結晶基板は、溝が延びる方向を劈開方向ｘに対して８°以上すらすことにより、半導体製造工程における意図せぬ破損の発生を抑制しているため、基板の取扱い性が向上すると共に半導体装置の歩留まりを向上させることができる。なお、本実施形態の単結晶基板における溝２ａ及び溝２ｂは、あくまでも反り防止用の溝であり、従来の単結晶基板に形成されているようなスクライビング又はダイシング時におけるガイド用の溝ではない。
【００２２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る単結晶基板について説明する。前述の第１の実施形態の単結晶基板は、溝を略等間隔に形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、不規則な間隔で複数本の溝が形成されていてもよい。図２は本実施形態の単結晶基板を示す平面図である。図２に示すように、本実施形態の単結晶基板は、基体である単結晶ウエハ１の一方の面に相互に平行な複数本の溝３ａと、これら溝３ａと直交すると共に相互に平行な複数本の溝３ｂとが、単結晶ウエハ１の周縁部まで形成されている。これら溝３ａ及び溝３ｂの溝ピッチｐ１及び溝ピッチｐ２は夫々一定ではなく、溝３ａ及び溝３ｂは不規則な間隔で形成されている。また、溝３ａ及び溝３ｂが延びる方向と単結晶ウエハ１の劈開方向ｘとがなす角度α１及び角度α２は、いずれも８°以上になっている。
【００２３】
本実施形態の単結晶基板においては、前述の第１の実施形態と同様に、溝が延びる方向を劈開方向ｘに対して８°以上ずらしているため、後工程において、基板が劈開して意図せぬ破損が発生することを抑制することができる。また、本実施形態の単結晶基板は、溝ピッチｐ１及び溝ピッチｐ２を夫々不規則に変化させているため、溝ピッチｐ１及び溝ピッチｐ２を夫々一定にした場合よりも、破損及び反りを抑制する効果が高い。一般に、基板上にダイヤモンド膜を成膜する際には、基板温度に分布が生じる。そこで、例えば、基板温度が高く、タイヤモンド膜の膜厚が厚くなる部分、即ち、基板とダイヤモンド膜との間に生じる応力が大きい部分は、溝ピッチを狭くして溝を密に形成し、逆に、基板温度が低く、ダイヤモンド膜の膜厚が薄くなる部分、即ち、基板とダイヤモンド膜との間に生じる応力が小さい部分は、溝ピッチを広くして溝を疎に形成することにより、基板の反りを最小限に抑えることができる。
【００２４】
本実施形態の単結晶基板は、その上にダイヤモンド膜を形成した際の反り量が少なく、また破損しくにいため、ダイヤモンド半導体装置用の基板としても、ダイヤモンド膜の剥離及び半導体製造工程における意図せぬ破損の発生を、従来の単結晶基板に比べて低減することができる。
【００２５】
次に、本発明の第３の実施形態に係る単結晶基板について説明する。前述の第１の実施形態の単結晶基板は、溝を単結晶ウエハの周縁部まで形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、溝が形成されていない領域が設けられていてもよい。図３は本実施形態の単結晶基板を示す平面図である。図３に示すように、本実施形態の単結晶基板は、単結晶ウエハ１の一方の面に相互に平行な複数本の溝４ａと、少なくとも１本はこれら溝４ａと直交し相互に平行な複数本の溝４ｂとが、夫々略等間隔に形成されている。即ち、溝４ａ及び溝４ｂは、溝ピッチｐ１及び溝ピッチｐ２が、夫々一定になるように形成されている。また、これら溝４ａ及び４ｂが延びる方向と単結晶ウエハ１の劈開方向ｘとがなす角度α１及び角度α２はいずれも８°以上になっている。更に、溝４ａ及び４ｂは、単結晶ウエハ１の周縁部には形成されておらず、その長さも不均一になっている。
【００２６】
本実施形態の単結晶基板においては、周縁部に溝が形成されていない。一般に、単結晶基板においては、その周縁部に応力が集中することにより劈開が発生することが多い。このため、基板の周縁部に溝を形成しないことにより、その周縁部の強度を高め、意図せぬ劈開が発生して基板が破損する確率をより低減することができる。
【００２７】
また、本実施形態の単結晶基板においては、溝の長さが不均一になっている。これにより、その上にダイヤモンド膜を形成した際の、基板の反りを抑制する効果を向上させることができる。具体的には、基板とダイヤモンド膜との間の応力が大きい部分には溝を形成し、基板とダイヤモンド膜との応力が小さい部分には溝を形成しないことにより、ウエハの反りを効率的に抑制することができる。なお、溝４ａ及び溝４ｂの長さは、１０ｍｍ以上であることが好ましい。溝の長さが１０ｍｍ未満であると、実質的に反りを防止する効果が得られない。また、溝４ａ及び溝４ｂの長さは１０ｍｍ以上であればよく、例えば、一方向に断続的に形成されていてもよい。
【００２８】
本実施形態の単結晶基板は、前述の第１及び第２の実施形態の単結晶基板と同様に、その上にダイヤモンド膜を形成した際の反り量が少なく、また破損しくにいため、ダイヤモンド半導体装置用の基板として使用した際に、従来の単結晶基板に比べて、ダイヤモンド膜の剥離及び半導体製造工程における意図せぬ破損の発生を低減することができる。
【００２９】
次に、本発明の第４の実施形態の単結晶基板について説明する。図４は本実施形態の単結晶基板を示す平面図である。図４に示すように、本実施形態の単結晶基板は、単結晶ウエハ１の一方の面における中心部分以外の部分に、相互に平行な複数本の溝５ａと、これら溝５ａと直交し相互に平行な複数本の溝５ｂとが、夫々略等間隔に形成されている。即ち、溝５ａ及び溝５ｂは、溝ピッチｐ１及び溝ピッチｐ２が夫々一定になるように形成されている。また、これら溝５ａ及び溝５ｂが延びる方向と単結晶ウエハ１の劈開方向ｘとがなす角度α１及び角度α２はいずれも８°以上になっている。
【００３０】
本実施形態の単結晶基板においては、前述の第３の実施形態の単結晶基板とは異なり、周縁部には溝が形成されているが、中心部分に溝が形成されていない。このように、中心部分の溝密度を小さくし、周縁部分の溝密度を大きくすることにより、周縁部分の基板温度が高く、中心部分よりも周縁部分の方が膜厚が厚くなるような条件で、ダイヤモンド膜を成膜する場合においても、意図せぬ劈開が発生して基板が破損する確率をより低減することができる。
【００３１】
本実施形態の単結晶基板は、前述の第１乃至第３の実施形態の単結晶基板と同様に、一方の面に、単結晶ウエハ１の劈開方向ｘとがなす角度α１及び角度α２が８°以上である複数本の溝が形成されているため、その上にダイヤモンド膜を形成した際の反り量が少なく、破損しくい。よって、この単結晶基板を、ダイヤモンド半導体装置用の基板として使用することにより、ダイヤモンド膜の剥離及び半導体製造工程における意図せぬ破損の発生を抑制することができる。
【００３２】
次に、本発明の第５の実施形態の単結晶基板について説明する。図５は本実施形態の単結晶基板を示す平面図である。図５に示すように、本実施形態の単結晶基板は、単結晶ウエハ１の一方の面に、その延びる方向と単結晶ウエハ１の劈開方向ｘとがなす角度α１及び長さが夫々異なる複数本の溝６ａと、これら溝６ａと交差しその延びる方向と単結晶ウエハ１の劈開方向ｘとがなす角度α２及び長さが夫々異なる複数本の溝６ｂとが、周縁部を除く部分に形成されている。即ち、これらの溝６ａ及び溝６ｂは、隣り合う同士が相互に平行ではなく、溝ピッチｐ１及び溝ピッチｐ２も一定ではない。但し、角度α１及び角度α２はいずれも８°以上になっている。
【００３３】
本実施形態の単結晶基板においては、前述の第１乃至第４の実施形態の単結晶基板と同様に、一方の面に、角度α１及び角度α２が夫々８°以上である複数本の溝が形成されているため、その上にダイヤモンド膜を形成した際の反り量が少なく、破損しくい。また、前述の第３の実施形態の単結晶基板と同様に、周縁部に溝が形成されていないため、周縁部の強度が高く、意図せぬ劈開が発生して基板が破損する確率が低い。更に、従来の単結晶基板は、複数本の溝が相互に平行に形成されているため、特定の方向に対して外部応力が作用したときに、基板が破損しやすいが、この単結晶基板は、溝毎にその延びる方向と単結晶ウエハ１の劈開方向ｘとがなす角度を変えているため、特定の方向に対して外部応力が加わった場合においても、意図せぬ劈開が発生して基板が破損する確率を大幅に低減することができる。
【００３４】
その結果、この単結晶基板を、ダイヤモンド半導体装置用の基板として使用することにより、ダイヤモンド膜の剥離及び半導体製造工程における意図せぬ破損の発生を抑制することができるため、低コストで信頼性が高いダイヤモンド半導体装置を製造することができる。
【００３５】
また、前述の第１及び第５の単結晶基板においては、平面視で直線状の溝が形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、平面視で曲線状の溝が形成されていてもよい。これにより、溝部への応力の集中が緩和されるため、基板の意図せぬ破損を抑制することができる。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明の実施例の効果について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。先ず、本発明の第１実施例として、溝が延びる方向とシリコンウエハの劈開方向とがなす角度を０乃至７５°の範囲で変更して、複数種の単結晶基板を作製した。図６は本実施例の単結晶基板の一例を模式的に示す平面図である。先ず、直径が２００ｍｍで劈開方向が方向ｘ及びこの方向ｘに直交する方向ｙである単結晶シリコンウエハ１０の一方の面を、粒径が１０乃至３０μｍのダイヤモンド粉末を使用して超音波振動を印加しながら研磨処理した。その後、刃幅が１００μｍの円盤状刃及び硬質工具を使用して、この単結晶シリコンウエハ１０の一方の面に機械的に、図６に示す複数本の溝７ａ及びこの溝７ａと交差する複数本の溝７ｂを形成して単結晶基板とした。このとき、溝ピッチを５乃至２５ｍｍの範囲で変化させ、図６に示すように溝ピッチが一定である単結晶基板及び溝ピッチが不規則である単結晶基板を作製した。各単結晶基板における溝７ａ及び溝７ｂの深さは５０μｍとし、各溝は周縁部まで形成した。
【００３７】
次に、前述の方法で作製した単結晶基板上に、マイクロ波ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法によりダイヤモンドを成膜した。具体的には、炭化水素をプラズマ中で分解し、単結晶基板の溝が形成されている面上に、平均膜厚が１００μｍになるようにダイヤモンドを堆積した。その際の成膜条件は、基板温度は８００乃至９００℃とし、原料ガスとしてメタン２体積％と水素９８体積％との混合ガスを使用し、ガス圧は１４．６ｋＰａ（１１０Ｔｏｒｒ）とした。また、比較例１として、溝を形成していない単結晶シリコンウエハ１０上に、同様の条件でダイヤモンド膜を形成した。
【００３８】
次に、上述の方法でダイヤモンド膜を成膜した本実施例及び比較例の単結晶基板について、室温における反り量を測定した。具体的には、各単結晶基板を平坦な面に設置し、レーザ干渉計でその表面の最高点と最低点を測定し、その差を反り量とした。その結果、溝が形成されていない比較例１の単結晶基板の反り量は１０００μｍ以上であったが、溝が形成されている単結晶基板の反り量は２０μｍ以下であった。
【００３９】
次に、ダイヤモンド膜が形成された各単結晶基板を使用して、半導体センサを作製した。先ず、アルコール及びアセトン等の有機溶媒並びに各種酸溶液中で各単結晶基板を洗浄し、フォトリソグラフィ法によるパターニング及びドライエッチング等を行って、ダイヤモンド膜表面に微細なパターンを形成した。その後、蒸着により金属接合及び配線形成を行い、チップ状に切断して個々の素子を分離した。そして、溝が延びる方向とシリコンウエハの劈開方向とがなす角度が異なる３００枚のウエハについて、この半導体センサ作製過程における意図せぬ破損率を調べた。図７は横軸に溝が延びる方向とシリコンウエハの劈開方向とがなす角度をとり、縦軸にウエハ破損率をとって、溝が延びる方向とシリコンウエハ１０の劈開方向とがなす角度とウエハ破損率との関係を示すグラフ図である。図７に示すように、本発明の範囲内である溝が延びる方向と劈開方向とがなす角度が８°以上である単結晶基板は、ウエハ破損率が１０％以下であり、溝が延びる方向と劈開方向とがなす角度が８°未満である比較例の単結晶基板よりも、製造工程における破損を低減することができた。
【００４０】
次に、本発明の第２実施例として、溝が延びる方向とシリコンウエハの劈開方向とがなす角度を８乃至８５°の範囲で変更した複数種の単結晶基板を作製した。図８は本実施例の単結晶基板を模式的に示す平面図である。図８に示すように、本実施例においては、前述の第１実施例と同様の方法で、直径が２００ｍｍで、劈開方向が方向ｘ及びこの方向ｘに直交する方向ｙであり、表面が｛１００｝面により形成されている単結晶シリコンウエハ１１の一方の面に、溝の深さが１５０μｍ、溝ピッチが３乃至３５ｍｍである複数本の溝８ａと、この溝８ｂと交差する複数本の溝８ｂとを、夫々断続的に形成した。
【００４１】
次に、前述の方法で作製した単結晶基板上に、熱フィラメントＣＶＤ法により、厚さ５０μｍのダイヤモンド膜を形成した。その際、基板温度を７５０℃とし、原料ガスとしてメタン２体積％と水素９８体積％との混合ガスを使用し、ガス圧は５．３ｋＰａ（４０Ｔｏｒｒ）とした。また、比較例２として、溝を形成していないシリコンウエハ上に、同様の条件でダイヤモンド膜を形成した。
【００４２】
次に、上述の方法でダイヤモンド膜を成膜した実施例及び比較例の単結晶基板について、前述の第１実施例と同様の方法で、室温における反り量を測定した。その結果、溝が形成されていない比較例２の単結晶基板の反り量は１２００μｍ以上であった。一方、溝が形成されている単結晶基板の反り量は５０μｍ以下であり、溝を形成することにより基板の反りを低減することができた。
【００４３】
次に、上述の方法でダイヤモンド膜を成膜した実施例の単結晶基板を使用して、前述の第１実施例と同様の方法で半導体センサを作製し、その破損率を調べた。その結果、溝を形成していない比較例２の単結晶基板の破損率は１００％であったが、その延びる方向と劈開方向とがなす角度が８°以上である溝を断続的に形成した本実施例の単結晶基板は、破損率が１２％以下であった。特に、溝が延びる方向とシリコンウエハの劈開方向とがなす角度が５５乃至６５°である単結晶基板では、破損がほとんど発生せず、製造工程における破損を大幅に低減することができた。なお、実施例１の単結晶基板と実施例２の単結晶基板とでは破損率に若干の差があるが、これは誤差範囲であり、本発明の単結晶基板は、ダイヤモンド成膜条件により破損率が大きく変化することはない。
【００４４】
次に、本発明の第３実施例として、エッチング法により単結晶基板を作製した。図９は本実施例の単結晶基板を模式的に示す平面図である。本実施例においては、先ず、直径が３００ｍｍで劈開方向が方向ｘ及びこの方向ｘに直交する方向ｙである単結晶シリコンウエハ１２の一方の面を、粒径が１０乃至３０μｍのダイヤモンド粉末を使用して超音波振動を印加しながら研磨処理した。そして、この単結晶シリコンウエハ１２の表面を洗浄した後、フォトレジストによりその一方の面上に、図９に示す複数本の溝９ａ及びこの溝９ａと交差する複数本の溝９ｂのパターンを形成した。このとき、各溝の配列角度、即ち、溝が延びる方向とシリコンウエハの劈開方向とがなす角度は２０°とした。また、単結晶基板の周縁部には溝が形成されないようにした。次に、単結晶シリコンウエハ１２の全面にアルミナ膜を形成した後、フォトレジストを有機溶剤で溶解除去してアルミナマスクパターンを形成した。その後、フッ酸溶液及び硝酸溶液を使用して化学的エッチング法により溝９ａ及び溝９ｂを形成し、更に、りん酸溶液でアルミナマスクを除去して単結晶基板とした。なお、各単結晶基板における溝９ａ及び溝９ｂの深さは夫々５０μｍであり、溝ピッチは３乃至１０ｍｍであった。
【００４５】
次に、前述の方法で作製した単結晶基板上に、熱フィラメントＣＶＤ法により、平均厚さが８０μｍのダイヤモンド膜を形成した。その際、基板温度を８００℃とし、原料ガスとしてアセトン及びメタノールを使用した。
【００４６】
次に、上述の方法でダイヤモンド膜を成膜した単結晶基板について、前述の第１実施例と同様の方法で、室温における反り量を測定した。その結果、本実施例の単結晶基板の反り量は２０μｍ以下であった。
【００４７】
次に、ダイヤモンド膜が形成された実施例の単結晶基板を使用して、前述の第１実施例と同様の方法で半導体センサを作製し、その破損率を調べた。その結果、破損率は５％以下であり、円盤状刃等を使用して機械的に溝を形成した単結晶基板よりも破損発生率を低減することができた。これは、化学的エッチング法により形成された溝は、底部の形状が丸くなり、溝部への応力集中を回避する効果がより向上したためである。また、本実施例の単結晶基板は、周縁部に溝を形成していないため、周縁部の強度が高くなり、破損率をより低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態の単結晶基板を示す平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の単結晶基板を示す平面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の単結晶基板を示す平面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の単結晶基板を示す平面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態の単結晶基板を示す平面図である。
【図６】本発明の第１実施例の単結晶基板の溝形状の一例を模式的に示す平面図である。
【図７】横軸に溝が延びる方向とシリコンウエハの劈開方向とがなす角度αをとり、縦軸にウエハ破損率をとって、角度とウエハ破損率との関係を示すグラフ図である。
【図８】本発明の第２実施例の単結晶基板の溝形状を模式的に示す平面図である。
【図９】本発明の第３実施例の単結晶基板の溝形状を模式的に示す平面図である。
【図１０】特許文献４に記載のダイヤモンド膜用基板を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１；単結晶ウエハ
２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ；溝
１０、１１、１２；単結晶シリコンウエハ
１０１；基体
１０２；溝
１０３；金属膜
１０４；ダイヤモンド膜
１０５；基板
ｐ１、ｐ２；溝ピッチ
ｘ、ｙ；劈開方向
α１、α２；溝が延びる方向と劈開方向ｘとがなす角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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