本發(fā)明涉及金剛石基板的制造方法，金剛石基板以及金剛石自立基板。

背景技術(shù)：

金剛石具有室溫5.47ev的寬的帶差，作為寬帶差半導(dǎo)體而眾所周知。

即使在半導(dǎo)體中，金剛石，由于其絕緣破壞電場(chǎng)強(qiáng)度為10mv/cm，非常高，可進(jìn)行高電壓動(dòng)作。另外，作為已知的物質(zhì)，具有最高的熱傳導(dǎo)率，所以放熱性也優(yōu)良。進(jìn)一步，載體移動(dòng)度以及飽和漂移速度也非常大，適宜于作高速裝置。

由此，金剛石，作為表示其高頻率·大電力裝置的性能的johnson性能指數(shù)，與碳化硅以及氮化鎵這樣的半導(dǎo)體比較，也最高，被稱為最優(yōu)良半導(dǎo)體。

如此，金剛石，被期待作為半導(dǎo)體材料而實(shí)用化，即具有大面積并且高品質(zhì)的金剛石基板。但是，至今還沒有得到具有充分品質(zhì)的金剛石基板。

現(xiàn)在，作為金剛石基板，為用高溫高壓合成(hpht)法合成的ib型的金剛石。但是，這一ib型的金剛石，氮雜質(zhì)多，另外，僅能得到最大邊長8mm的正方形程度大小，實(shí)用性不高。

在非專利文獻(xiàn)1中，將hpht法合成的金剛石作為基板使用，制作肖特基二極管。但是，在此作為金剛石基板的轉(zhuǎn)位缺陷密度的大略目標(biāo)的的氫等離子體處理腐蝕陷斑密度為10⁵cm^－2程度，即使在實(shí)際作成電極并對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行測(cè)試，由于電極附近以及電流通路中由抑制缺陷存在，據(jù)報(bào)告會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作不良。

另外，也有將以hpht法合成的金剛石作為基底用化學(xué)氣相成長(cvd：chemicalvapordeposition)法異質(zhì)外延生長的外延生長金剛石作為基板使用的場(chǎng)合。

非專利文獻(xiàn)2中，為了得到大型的金剛石基板，進(jìn)行了將多個(gè)的金剛石基板結(jié)合的馬賽克狀金剛石基板的制作的嘗試。但是，這樣的技術(shù)中，具有沿基板的境界易于發(fā)生破裂等的問題。

另一方面，用在異種材料上使金剛石成長的異質(zhì)外延生長，來制作金剛石基板也有討論。在異質(zhì)外延生長中，比較容易得到大面積的基板，制造成本也可削減。

作為金剛石的異質(zhì)外延生長用基底，至今為止，對(duì)硅(si)，鉑(pt)等進(jìn)行了討論，非專利文獻(xiàn)3中，報(bào)告了銥(ir)為基底材料適宜。其為，將在單晶氧化鎂(mgo)表面上異質(zhì)外延生長的ir作為基底材料使用，在這一表面上進(jìn)行金剛石核發(fā)生處理，進(jìn)一步用直流等離子體cvd法制作異質(zhì)外延生長金剛石。

但是，異質(zhì)外延生長中，有由于金剛石和基底材料的晶格不匹配因而轉(zhuǎn)位缺陷多發(fā)的問題。例如，金剛石(晶格常數(shù))和ir(晶格常數(shù))中，晶格不匹配為7％,大。非專利文獻(xiàn)4中，報(bào)告異質(zhì)外延生長金剛石的腐蝕陷斑密度高達(dá)10⁸cm^－2。

作為將這樣的轉(zhuǎn)位缺陷減低的方法，在非專利文獻(xiàn)5中，提議了被稱為選擇成長法的技術(shù)。其為，從在任意的圖案的金剛石核的金剛石的橫方向成長(elo：epitaxiallateralovergrowth)的方法。

先行技術(shù)文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1h.umezawaetal.，diamondrelat.mater.，18，1196(2009)

非專利文獻(xiàn)2h.yamadaetal.，appl.phys.lett.，104，102110(2014)

非專利文獻(xiàn)3k.ohtsukaetal.，jpn.j.appl.phys.，35，l1072(1996)

非專利文獻(xiàn)4k.ichikawaetal.，proc.24thndf－dia.sympo.，226(2010)

非專利文獻(xiàn)5澤邊厚仁以及其他，日本結(jié)晶成長學(xué)會(huì)志，39，179(2012).

通過上述的選擇成長法，轉(zhuǎn)位缺陷可以在某中程度上減低，但是，在實(shí)用中要求進(jìn)一步將缺陷減低。

另外，異質(zhì)外延生長中，由于金剛石和基底材料的熱膨張系數(shù)的差，熱應(yīng)力會(huì)發(fā)生。例如，金剛石的線膨張系數(shù)為1.1×10^－6k^－1，而mgo為13.8×10^－6k^－1，ir為7.1×10^－6k^－1。進(jìn)一步，在金剛石結(jié)晶成長的同時(shí)，會(huì)發(fā)生大的內(nèi)部應(yīng)力，這種應(yīng)力會(huì)成為破裂的發(fā)生以及金剛石基板的變形的原因。

實(shí)際，用非專利文獻(xiàn)5中記載的選擇成長法制作的異質(zhì)外延生長金剛石基板中也有很多的破裂發(fā)生，所以原封不動(dòng)地實(shí)用化困難。

因此，為了使異質(zhì)外延生長制作的金剛石基板的實(shí)用化，期待熱應(yīng)力以及內(nèi)部應(yīng)力減低。

本發(fā)明，就是鑒于上述情況而成的，提供可以使缺陷(包括轉(zhuǎn)位缺陷)充分地減低的金剛石基板的制造方法，缺陷充分地減低了的高品質(zhì)的金剛石基板以及金剛石自立基板。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述課題，本發(fā)明為一種金剛石基板的制造方法，包括

在基底表面上設(shè)置圖案狀的金剛石的第一工序；

從用該第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石使金剛石成長，在上述第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石中的圖案間隙使金剛石形成的第二工序；

將上述第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石去除，形成由上述第二工序形成的金剛石構(gòu)成的圖案狀的金剛石的第三工序，以及

從上述第三工序形成的圖案狀的金剛石使金剛石成長，在上述第三工序形成的圖案狀的金剛石中的圖案間隙使金剛石形成的第四工序。

如用這樣的金剛石基板的制造方法，金剛石基板的缺陷可以被充分地減低，高品質(zhì)的金剛石的制造變?yōu)榭赡堋?/p>

另外，上述基底表面的構(gòu)成材料，可以為金剛石。

如此，使基底表面構(gòu)成材料為金剛石，由外延生長制得金剛石基板。

另外，上述基底表面構(gòu)成材料可以為銥，銠，鉑等的不為金剛石的異種材料。

如此，使用表面為由異種材料構(gòu)成的基底，使金剛石異質(zhì)外延生長的場(chǎng)合，可以制得高品質(zhì)并且大面積的金剛石基板。

另外，優(yōu)選在本發(fā)明的金剛石基板的制造方法中，在上述第二工序之前，在上述第一工序中在基底表面上設(shè)置的圖案狀的金剛石的壁面上附著的異種附著物除去。

通過將如此之異種附著物除去，可以抑制接著進(jìn)行的第二工序中異常成長粒子的發(fā)生。

另外，優(yōu)選，在上述第一工序中設(shè)置的圖案狀的金剛石中的圖案間隙的深度d和寬w的比d/w為0.1以上。

如此，第一工序中，如果設(shè)置使圖案間隙的深度d和寬w的比(d/w)為上述那樣的圖案狀的金剛石，在第二工序中，就可以比較早地將圖案間隙塞住，從圖案間隙即使有異常成長粒子發(fā)生，對(duì)形成的金剛石表面的影響也可以變少。

另外，優(yōu)選，使在上述第一工序中設(shè)置的圖案狀的金剛石中的圖案間隙的底部的至少一部分貫通。

另外，基底表面構(gòu)成材料為不是金剛石的異種材料時(shí)，在上述第一工序中設(shè)置的圖案狀的金剛石中的圖案間隙的底部的至少一部分，也可以在比上述基底表面還往下的地方設(shè)置。

如此，就可以制造在結(jié)晶成長的同時(shí)發(fā)生的內(nèi)部應(yīng)力減低的金剛石基板。另外，可以制造基底由異種材料形成的場(chǎng)合發(fā)生的熱應(yīng)力減少的金剛石基板。

另外，優(yōu)選，在上述第二工序中，使用化學(xué)氣相成長法使金剛石成長。

如此，可以在第二工序中，使用各種化學(xué)氣相成長法來使金剛石成長。

另外，優(yōu)選，在上述第二工序中成長的金剛石中形成空洞。

如此，由于在金剛石中有空洞形成，所以在結(jié)晶成長的同時(shí)發(fā)生的內(nèi)部應(yīng)力以及基底由異種材料形成的場(chǎng)合發(fā)生的熱應(yīng)力就可以得到緩解，所以優(yōu)選。

另外，優(yōu)選，在上述第四工序之前，將上述第三工序形成的圖案狀的金剛石的壁面上附著的異種附著物除去。

如此將異種附著物除去，就可以抑制在接著進(jìn)行的第四工序中異常成長粒子的發(fā)生。

另外，優(yōu)選，上述第三工序中形成的圖案狀的金剛石中的圖案間隙的深度d和寬w的比d/w為0.1以上。

如此這樣，在第四工序中就可以比較早地將圖案間隙塞住，由此即使從圖案間隙有異常成長粒子發(fā)生，對(duì)形成的金剛石表面的影響也少。

另外，優(yōu)選，使在上述第三工序中形成的圖案狀的金剛石中的圖案間隙的底部的至少一部分貫通。

另外，基底表面的構(gòu)成的材料不為金剛石的異種材料之時(shí)，可以上述第三工序中形成的圖案狀的金剛石中的圖案間隙的底部的至少一部分在比上述基底表面還要往下之處設(shè)置。

如此這樣，就可以制造與結(jié)晶成長同時(shí)發(fā)生的內(nèi)部應(yīng)力以及，基底為從異種材料形成的場(chǎng)合發(fā)生的熱應(yīng)力緩解的金剛石基板。

另外，優(yōu)選，在上述第三工序中，將在上述第二工序形成的金剛石，從其與第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石的境界起直至5μm以上30μm以下的位置除去。

如此,通過將在第二工序形成的金剛石除去，可以在第四工序中，可以使更高品質(zhì)的金剛石成長，另外，從制造效率以及制造成本的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選。

另外，優(yōu)選，在上述第四工序中，使用化學(xué)氣相成長法使金剛石成長。

如此，在第四工序中，可以使用各種化學(xué)氣相成長法使金剛石成長。

另外，優(yōu)選，在上述第四工序中成長的金剛石中形成空洞。

如此，通過在金剛石中形成空洞，可以緩解在結(jié)晶成長同時(shí)發(fā)生的內(nèi)部應(yīng)力以及在基底由異種材料形成的場(chǎng)合發(fā)生的熱應(yīng)力，優(yōu)選。

另外，本發(fā)明提供一種至少一方的表面的構(gòu)成材料為金剛石的金剛石基板，其內(nèi)部具有空洞。

另外，上述金剛石基板，由基底和在該基底的表面上形成的金剛石層構(gòu)成，上述基底和上述金剛石層的境界相接，可以具有空洞。

另外，本發(fā)明的特征為，其為金剛石自立基板，一方的表面上具有空洞。

這樣的，內(nèi)部具有空洞的金剛石基板，以及，一方的表面上具有空洞的金剛石自立基板，可以充分地減低轉(zhuǎn)位缺陷等的缺陷。另外，可以使應(yīng)力為減低，從而可以抑制基板的變形以及破裂的發(fā)生。

另外，本發(fā)明提供一種由基底和該基底的表面上形成的金剛石層形成的金剛石基板，其特征在于，上述基底的里面具有開口部。

這樣的金剛石基板，缺陷被充分地減低，另外，在結(jié)晶成長的同時(shí)發(fā)生的內(nèi)部應(yīng)力以及基底為異種材料形成的場(chǎng)合發(fā)生的熱應(yīng)力被減低，所以基板的變形以及破裂的發(fā)生可以被抑制。

另外，本發(fā)明提供一種金剛石基板，其至少在一個(gè)表面的構(gòu)成的材料為金剛石，其特征在于，至少在一個(gè)表面全體，由橫方向成長的金剛石，以及，從橫方向成長金剛石層成長的金剛石的至少任一方構(gòu)成。

這樣的金剛石基板，缺陷被充分地減低，應(yīng)力也小。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，可以提供缺陷(包括轉(zhuǎn)位缺陷)少，應(yīng)力也小的高品質(zhì)的金剛石基板。如使用這樣的金剛石基板，可以制造具有優(yōu)良性能的半導(dǎo)體裝置。另外，基底使用異種材料，使金剛石異質(zhì)外延生長的場(chǎng)合，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)金剛石基板的大面積化。

附圖說明

圖1本發(fā)明的金剛石基板的制造方法(實(shí)施例2)的示意圖。

圖2本發(fā)明的金剛石基板的制造方法(實(shí)施例2)中的，在第一工序進(jìn)行的光刻等的示意圖。

圖3本發(fā)明的另一個(gè)金剛石基板的制造方法(實(shí)施例1)的示意圖。

圖4本發(fā)明的另一個(gè)金剛石基板的制造方法(實(shí)施例1)中的，在第一工序進(jìn)行的光刻等的示意圖。

圖5本發(fā)明的金剛石基板的一例的截面圖。

具體實(shí)施方式

上述那樣，人們期待著，缺陷(包括轉(zhuǎn)位缺陷)可以充分地減低的金剛石基板的制造方法，缺陷充分地減低的高品質(zhì)的金剛石基板以及金剛石自立基板。

進(jìn)而，本發(fā)明人，發(fā)現(xiàn)了如果使用以下的本發(fā)明的金剛石基板的制造方法，就可以制得缺陷充分地減低的高品質(zhì)的金剛石基板。

即，本發(fā)明為，金剛石基板的制造方法，其特征在于包括，

在基底表面上設(shè)置圖案狀的金剛石的第一工序；

從該第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石使金剛石成長，在上述第一工序中設(shè)置的圖案狀的金剛石中的圖案間隙形成金剛石的第二工序；

將上述第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石去除，形成由上述第二工序中形成的金剛石構(gòu)成的圖案狀的金剛石的第三工序；

從上述第三工序中形成的圖案狀的金剛石使金剛石成長，在上述第三工序中形成的圖案狀的金剛石中的圖案間隙使金剛石形成的第四工序。

以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施的方式參照附圖進(jìn)行說明，但是本發(fā)明并不限于此。另外，本發(fā)明的金剛石的制造方法，至少含有以下說明的四個(gè)工序，但是根據(jù)需要可以追加其他的工序。

首先，在第一工序中，在基底1，21的表面(基底表面)設(shè)置圖案狀的金剛石2，22(圖1(a)，圖3(a))。

此時(shí)，基底1，21的構(gòu)成材料沒有特別的限定。如圖1的那樣，基底表面的構(gòu)成材料為金剛石3的話，由外延生長制作金剛石基板。

這樣的基底1的例，可以例舉hpht法合成的金剛石，外延生長金剛石，異質(zhì)外延生長金剛石等的金剛石3。特別是，如果使用hpht法合成的金剛石以及外延生長金剛石等的缺陷比較少金剛石作為基底使用的話，可以制作缺陷進(jìn)一步少的金剛石基板。

另一方面，將基底表面構(gòu)成的材料，如圖3中所示的那樣，使用不是金剛石的異種材料的話，可以由異質(zhì)外延生長來進(jìn)行金剛石基板的制作。

作為構(gòu)成基底表面的異種材料，與金剛石同樣，為立方晶體，與金剛石的晶格不匹配小，進(jìn)一步不與碳反應(yīng)形成碳化物的材料為優(yōu)選。作為滿足這些條件的材料，可以例舉銠(rh)，鈀(pd)，銥(ir)，鉑(pt)等的鉑族為主的材料。

在此，金剛石的晶格常數(shù)為和rh(晶格常數(shù))的晶格不匹配為6.4％，和ir(晶格常數(shù))和的晶格不匹配為7.6％，和pt(晶格常數(shù))的晶格不匹配為9.8％。以金剛石和構(gòu)成基底表面的異種材料的晶格不匹配為10％以下為優(yōu)選。另外，從不與碳反應(yīng)形成碳化物的觀點(diǎn)，以ir為優(yōu)選。

作為這樣的基底21，可以例舉在硅(si)基板23上設(shè)置由選自單晶氧化鎂(mgo)，單晶鈦酸鍶(srtio3)，α‐氧化鋁(al2o3)，氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(ysz)的材料構(gòu)成的中間層24，進(jìn)一步，這一中間層上設(shè)置由選自銥(ir)，銠(rh)，鉑(pt)的材料構(gòu)成的表層25的基底。

另外，硅(si)基板23和中間層24之間，也可以設(shè)置一層以上的由選自金(au)，鉑(pt)，鈦(ti)，鉻(cr)，銥(ir)，銠(rh)，硅(si)，氧化硅(sio2)的材料構(gòu)成的層(未圖示)。

異質(zhì)外延生長，成本比較低，容易得到大面積的金剛石基板，所以如果在本發(fā)明中使用異質(zhì)外延生長的話，可以制得高品質(zhì)并且大面積的金剛石基板。

另外，對(duì)在基底表面上設(shè)置圖案狀的金剛石2，22的方法也沒有限定。進(jìn)而，在本發(fā)明中所謂「圖案狀」，為由凹凸形成的圖案。

在基底表面的構(gòu)成材料為金剛石的場(chǎng)合，例如，可以用對(duì)基底表面的金剛石3進(jìn)行光光刻以及電子束光刻等的公知的方法，對(duì)圖案狀的金剛石2進(jìn)行加工(圖1(a))。

基底表面的構(gòu)成材料為異種材料的場(chǎng)合，首先，可以用微波等離子體cvd，直流等離子體cvd，熱絲cvd，電弧放電等離子體噴射cvd等的公知的方法，在基底表面上使金剛石成長。接著，將基底表面上成長的金剛石，用光光刻以及電子束光刻等的方法進(jìn)行圖案狀加工，就可以在基底表面上設(shè)置圖案狀的金剛石22(圖3(a))。

另外，即使基底表面的構(gòu)成材料為金剛石，也可以用同樣的方法，在基底表面上使金剛石成長，對(duì)成長的金剛石進(jìn)行圖案狀加工，在基底表面上設(shè)置圖案狀的金剛石。

基底表面上設(shè)置的圖案狀的金剛石2，22的圖案的形狀，可以任意選擇。例如，可以為線狀，矩形點(diǎn)狀，圓形點(diǎn)狀等的金剛石多個(gè)并列的圖案。

這時(shí)，圖案狀的金剛石2，22的位置，尺寸，厚度，結(jié)晶方位等也可任意選擇，圖案狀的金剛石2，22中的圖案間隙10，30的深度d(圖1的d11，圖3的d21)和寬w(圖1的w12，圖3的w22)的比d/w優(yōu)選為0.1以上，0.5以上為更優(yōu)選。進(jìn)而，圖1的w11，圖3的w21為，圖案狀的金剛石2，22中的凸部的寬。如此這樣，就可以在第二工序中比較早地將圖案間隙10，30塞住，如此即使從圖案間隙有異常成長粒子發(fā)生，對(duì)形成的金剛石表面的影響也少。進(jìn)而，本發(fā)明中所謂「圖案間隙」，為圖案狀的金剛石的凸部之間的間隙。

另外，圖案間隙10，30的底部11，31的構(gòu)成材料為，金剛石也可，異種材料也可。但是，mgo等的材料，在第二工序中圖案間隙中金剛石形成時(shí)，由于要用cvd的氫(h2)/甲烷(ch4)等離子體蝕刻，以ir等材料為優(yōu)選。

特別是，圖案間隙的底部的構(gòu)成材料為異種材料的場(chǎng)合，在對(duì)金剛石進(jìn)行圖案狀中加工工序中，有基底表面上設(shè)置的圖案狀的金剛石2，22的壁面上有異種附著物附著的場(chǎng)合。另外，作為掩模使用的sio2有引起異種附著物附著的場(chǎng)合。這樣的在基底表面上設(shè)置的圖案狀的金剛石的壁面附著的異種附著物，優(yōu)選在第二工序之前除去。如此將金剛石的壁面上附著的異種附著物除去，就可抑制第二工序中的異常成長粒子的發(fā)生。異種附著物的除去，例如，可用選擇蝕刻等進(jìn)行。

例如，ir以及sio2等的異種附著物附著在基底表面上設(shè)置的圖案狀的金剛石2，22的壁面上的場(chǎng)合，可以用cf4等離子體蝕刻來除去。

進(jìn)一步，根據(jù)需要，也可以將第一工序中設(shè)置的圖案狀的金剛石中的圖案間隙10，30的底部11，31的至少一部分，包括基底一同除去，使其貫通。

另外，在基底表面構(gòu)成材料為不是金剛石的異種材料的時(shí)候，也可將第一工序中設(shè)置的圖案狀的金剛石中的圖案間隙10，30的底部11，31的至少一部分，連同基底的一部分除去，在比基底表面還要往下的地方設(shè)置。這時(shí)，從基底表面到圖案間隙10，30的底部11，31的深度任意決定即可。

如此這樣，內(nèi)部應(yīng)力以及基底為異種材料形成的場(chǎng)合發(fā)生的熱應(yīng)力就可以得到緩解。進(jìn)而，作為基底也一同除去的方法，可以例舉蝕刻。

第二工序中，是從第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石2，22使金剛石成長，第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石2，22中的圖案間隙10，30中，金剛石12，32形成(圖1(b)，圖3(b))。

從第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石使金剛石12，32成長的方法，可以選擇微波等離子體cvd，直流等離子體cvd，熱絲cvd，電弧放電等離子體噴射cvd等的公知的方法來進(jìn)行即可。

這時(shí)，由于是以圖案狀的金剛石為核，金剛石為橫方向成長(elo：epitaxiallateralovergrowth)，所以可以得到圖案間隙中缺陷少的金剛石12，32。

另外，沒有非要將圖案間隙完全塞住那樣形成金剛石的必要。

第二工序中金剛石12，32成長的時(shí)候，如果與從圖案狀的金剛石的下部相比，從上部成長可以快速形成的的話，可以在圖案間隙的底部使空洞形成。如這樣的使空洞形成，應(yīng)力可以得到緩解，特別是，基底為異種材料形成的場(chǎng)合中發(fā)生的熱應(yīng)力可以得到緩解，優(yōu)選。形成的空洞可以為，例如，其截面為一邊為0.01μm～20μm的大略三角形形狀的空洞。

圖案狀的金剛石的下部和上部中的成長速度的調(diào)整方法，具體地說，可以通過調(diào)整原料氣體(例如，甲烷)的濃度以及壓力，輸入電力等，對(duì)各結(jié)晶方位的成長速度的比進(jìn)行調(diào)節(jié)。

接著，在第三工序中，將第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石2，22去除，形成由第二工序形成的金剛石構(gòu)成的圖案狀的金剛石13，33(圖1(c)，圖3(c))。這一工序，可以用光光刻以及電子束光刻等的公知的方法進(jìn)行。

另外，在此，沒有將第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石2，22完全除去的必要，根據(jù)必要，將第二工序形成的金剛石12，32的一部分除去也可。

這時(shí)，優(yōu)選，將第二工序形成的金剛石12，32，從與第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石2，22的境界到5μm以上的位置除去。由此，就可以在第四工序中，使更高品質(zhì)的金剛石成長。另外，從制造效率以及制造成本的觀點(diǎn)，除去領(lǐng)域以從與第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石2，22的境界到30μm以下的位置為優(yōu)選。

第三工序中，也與第一工序同樣，圖案狀的金剛石13，33的圖案的形狀可以任意選擇。例如，可以為線狀，矩形點(diǎn)狀，圓形點(diǎn)狀等的金剛石多個(gè)并列的圖案。

這時(shí)，圖案狀的金剛石13，33的位置，尺寸，厚度，結(jié)晶方位等也可以任意選擇，圖案狀的金剛石13，33中的圖案間隙14，34的深度d(圖1的d12，圖3的d22)和寬w(圖1的w14，圖3的w24)的比d/w以0.1以上為優(yōu)選，0.5以上為更優(yōu)選。進(jìn)而，圖1的w13，圖3的w23為，圖案狀的金剛石13，33中的凸部的寬。如此這樣，第四工序中就可以比較早地將圖案間隙14，34塞住，即使從圖案間隙14，34有異常成長粒子發(fā)生，對(duì)形成的金剛石表面的影響也少。

另外，圖案間隙14，34的底部15，35的構(gòu)成的材料為，可以為金剛石也可以使異種材料。但是，mgo等的材料，由于第四工序在圖案間隙中金剛石形成的時(shí)候，用cvd的氫(h2)/甲烷(ch4)等離子體進(jìn)行蝕刻，以ir等的材料為優(yōu)選。

特別是，圖案間隙的底部的構(gòu)成的材料為異種材料的場(chǎng)合，在將金剛石加工為圖案狀工序中，有在金剛石的壁面異種附著物附著的場(chǎng)合。另外，也有作為掩模使用的sio2等的異種附著物附著的場(chǎng)合。這樣的在金剛石的壁面上附著的異種附著物，以在第四工序之前除去為優(yōu)選。如此將金剛石的壁面附著的異種附著物除去，就可以對(duì)第四工序中異常成長粒子的發(fā)生加以抑制。異種附著物的除去，例如，可以用選擇蝕刻等來進(jìn)行。

例如，ir以及sio2為金剛石的壁面上附著的場(chǎng)合，可以用cf4等離子體的蝕刻除去。

進(jìn)一步，根據(jù)必要，也可以使第三工序中形成的圖案狀的金剛石13，33中的圖案間隙14，34的底部15，35的至少一部分貫通。

另外，基底表面構(gòu)成的材料為不是金剛石的異種材料的時(shí)候，在第三工序中形成的圖案狀的金剛石13，33中的圖案間隙14，34的底部15，35的至少一部分，也可以在將基底的一部分除去后，在比基底表面還往下的地方設(shè)置也可。

如此這樣，內(nèi)部應(yīng)力以及基底由異種材料形成的場(chǎng)合中發(fā)生的熱應(yīng)力就可以得到緩解。

第四工序中，從第三工序形成的圖案狀的金剛石13，33使金剛石成長，第三工序形成的圖案狀的金剛石13，33中的圖案間隙14，34中金剛石16，36被形成(圖1(d)，圖3(d))。

第四工序中也和第二工序同樣，從第三工序設(shè)置的圖案狀的金剛石使金剛石成長的方法為，可以從微波等離子體cvd，直流等離子體cvd，熱絲cvd，電弧放電等離子體噴射cvd等的公知的方法中選擇。

這時(shí)，由于以圖案狀的金剛石為核，金剛石為橫方向成長(elo：epitaxiallateralovergrowth)，就可以得到圖案間隙中缺陷少的金剛石。

另外，第四工序中，沒有非要將圖案間隙14，34完全塞住那樣使金剛石形成的必要，以圖案間隙15，35的底部中有空洞形成為優(yōu)選。在第二和第四的任一工序，進(jìn)行這樣的空洞形成的話，就可以使應(yīng)力緩解，特別是，基底為由異種材料形成的場(chǎng)合發(fā)生的熱應(yīng)力可以進(jìn)一步緩解。

本發(fā)明中，通過第一至第四工序，可以制造，由從表面全體為橫方向成長的金剛石以及/或從橫方向成長的金剛石成長的金剛石構(gòu)成的金剛石基板17，37。

即，本發(fā)明，提供一種至少一方的表面構(gòu)成材料為金剛石的金剛石基板，其特征在于，該金剛石基板由至少一方的表面全體為橫方向成長金剛石，以及，從橫方向成長的金剛石成長的金剛石的至少一方來構(gòu)成。

另外，直到第四工序，沒有必要表面全體為橫方向成長金剛石以及/或從橫方向成長金剛石的成長金剛石，進(jìn)一步，也可以象第三工序以及第四工序那樣，使圖案狀的金剛石的形成，成長多次反復(fù)進(jìn)行，制作至少一方的表面全體為橫方向成長金剛石，以及，從橫方向成長金剛石成長的金剛石的至少任一方構(gòu)成的金剛石基板。

另外，使表面全體，由橫方向成長金剛石，以及，從橫方向成長金剛石的成長金剛石的至少任一方構(gòu)成之后，按第三工序以及第四工序，使圖案狀的金剛石的形成，成長多次反復(fù)進(jìn)行，可以進(jìn)一步使缺陷減低。根據(jù)這一方法，可以使空洞更多地形成，由此可以得到低應(yīng)力化。

本發(fā)明中制造的金剛石基板，可以留下基底來使用，也可以將基底除去作為自立基板使用。

將金剛石基板的基底除去作為自立基板的場(chǎng)合，該自立基板的厚度以50μm以上2000μm以下為優(yōu)選。如自立基板的厚度為50μm以上的話，制造過程以及使用該金剛石基板的裝置制造過程中，易于操作，沒有破損的可能性，所以優(yōu)選。

另一方面，自立基板的厚度為2000μm以下場(chǎng)合，沒有單純形成金剛石的時(shí)間變長的可能，另外，也沒有金剛石基板表面的凹凸變大的可能性，所以可以使研磨加工所要的時(shí)間變短。由此，可以使制造成本減低。進(jìn)一步，可以抑制基板的變形，以及可以抑制破裂的發(fā)生以及破損。

將金剛石基板的基底留下，含有基底的基板構(gòu)造的場(chǎng)合，可以不必將金剛石層作成必要以上的厚度。如果考慮基板制作的時(shí)間以及內(nèi)部應(yīng)力的影響，以從基底表面到基板表面的厚度為300μm以下為優(yōu)選。

另外，在第二以及/或第四工序中，圖案間隙的底部有空洞形成的場(chǎng)合，如圖5所示的那樣，為至少一方的表面101的構(gòu)成材料為金剛石的金剛石基板100。可以得到內(nèi)部有空洞52的金剛石基板100。

這一場(chǎng)合，本發(fā)明的金剛石基板100由，基底50和該基底50的表面上形成的金剛石層51構(gòu)成，與基底50和金剛石層51的境界相接有空洞52。

進(jìn)一步，將基底50除去作為自立基板的場(chǎng)合，為一方的表面上有空洞52的金剛石基板。

本發(fā)明的基板的內(nèi)部中有空洞的金剛石基板，以及，在一方的表面上有空洞的金剛石自立基板，轉(zhuǎn)位缺陷等的缺陷被充分地減低。進(jìn)一步，由于應(yīng)力被減低，可以抑制基板的變形以及破裂的發(fā)生。

另外，第一以及/或第三工序中，圖案間隙的底部貫通的場(chǎng)合，可以得到由基底和從該基底的表面上形成的金剛石層構(gòu)成的，具有在上述基底的里面具有開口部的金剛石基板。

這樣的，本發(fā)明的，基底的表面上有開口部的金剛石基板，缺陷充分地減低，并且，結(jié)晶成長的同時(shí)發(fā)生的內(nèi)部應(yīng)力以及熱應(yīng)力被減低，可以對(duì)基板的變形以及破裂的發(fā)生進(jìn)行抑制。

根據(jù)本發(fā)明制作的金剛石基板的表面，以由單晶金剛石形成為優(yōu)選。

根據(jù)本發(fā)明制作的金剛石基板的表面上，進(jìn)一步，可以用從硼(b)等的雜質(zhì)摻雜p型金剛石，磷(p)等雜質(zhì)摻雜的n型金剛石，沒有雜質(zhì)摻金剛石任選的材料進(jìn)行疊層。通過這樣的構(gòu)成，作為半導(dǎo)體裝置，具有使用性。

實(shí)施例

以下，用本發(fā)明的實(shí)施例以及比較例,對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體的說明，但是，本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的限定。

(實(shí)施例1)

用圖3中所示的方法，進(jìn)行金剛石基板的制造。

首先，如圖3(a)中表示的那樣，基底21的表面上設(shè)置圖案狀的金剛石22(第一工序)。具體地，用如在圖4(a)～圖4(f)表示的步驟將基底21的表面上圖案狀的金剛石22設(shè)置。

如以下那樣，將基底21制作，該基底21上，金剛石層26形成(圖4(a))。

首先，準(zhǔn)備直徑10.0mm，厚度1.0mm，表面為(100)面的兩面研磨的單晶硅(si)基板23。準(zhǔn)備的單晶硅基板23的一面上，用電子束蒸著形成由單晶mgo構(gòu)成的層24。這時(shí)，真空中，基板溫度900℃的條件，單晶mgo層24異質(zhì)外延生長直至變?yōu)?μm。進(jìn)一步，這一單晶mgo層24上，使ir構(gòu)成的層25形成。ir層25的形成中，使用將直徑6英寸(150mm)，厚度5.0mm，純度99.9％以上的ir作為靶的高頻率(rf)磁電管濺射法(13.56mhz)。單晶mgo層24形成的基板800℃加熱，確認(rèn)基礎(chǔ)壓力是否變?yōu)?×10^－7托(torr)(約8.0×10^－5pa)以下之后，將ar氣體10sccm導(dǎo)入。對(duì)與排氣系統(tǒng)統(tǒng)相通的閥門的開口度進(jìn)行調(diào)節(jié)壓力，使其為5×10^－2托(torr)(約6.7pa)后，rf電力1000w輸入，進(jìn)行15分鐘成膜。得到的ir層25為厚度0.7μm。

如此得到的，單晶硅基板23上單晶mgo層24，ir層25疊層之物，作為實(shí)施例1中的基底21。

接著，為了形成金剛石的核，進(jìn)行基底21的前處理(偏壓處理)。使ir層25側(cè)向上，將基底安裝到15mm直徑的平板型的電極上。確認(rèn)基礎(chǔ)壓力變?yōu)?×10^－6托(torr)(約1.3×10^－4pa)以下后，將氫稀釋甲烷(ch4/(ch4+h2)＝5.0vol.％)導(dǎo)入500sccm。對(duì)與排氣系統(tǒng)相通的閥門的開口度進(jìn)行調(diào)節(jié),使壓力為100托(torr)(約1.3×10⁴pa)之后，在基板側(cè)電極上施加負(fù)電壓90秒，使之處于等離子體中，即進(jìn)行了對(duì)基底表面的偏壓處理。

接著，基底表面上用直流等離子體cvd法使金剛石層26異質(zhì)外延生長。將偏壓處理過的基底21，設(shè)置在直流等離子體cvd裝置的小室內(nèi)，用旋轉(zhuǎn)泵進(jìn)行排氣直至10^－3托(torr)(約1.3×10^－1pa)以下的基礎(chǔ)壓力，之后，將原料氣體氫稀釋甲烷(ch4/(ch4+h2)＝5.0vol.％)1000sccm導(dǎo)入。對(duì)與排氣系統(tǒng)中相通的閥門的開口度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在小室內(nèi)的壓力變?yōu)?10托(torr)(約1.5×10⁴pa)之后，使2.0a的直流電流流通2小時(shí)制膜。制膜中的基底溫度用高溫計(jì)測(cè)定，得知為950℃。

得到的金剛石層26為，直徑10mm的基板全面，沒有剝離完全的連續(xù)膜，膜厚為10μm。這一金剛石層用x線衍射測(cè)定(入射x線波長)，金剛石(004)的2θ＝119.5°中的衍射強(qiáng)度峰的搖擺曲線半值寬為，720arcsec(約0.2°)。

進(jìn)一步，對(duì)腐蝕陷斑密度也進(jìn)行評(píng)價(jià)。得知使用2.45ghz的微波等離子體cvd裝置，h2氣體100vol.％，0.8pa，2200w，1小時(shí)的條件，對(duì)金剛石層26的表面進(jìn)行等離子體處理，由sem觀察對(duì)腐蝕陷斑密度進(jìn)行測(cè)定，得知為8×10⁸(cm^－2)。

接著，進(jìn)行金剛石層26的圖案化。首先，將原硅酸四乙酯(teos)作為原料，用rf等離子體cvd法在金剛石層上形成1000nm的sio2膜27(圖4(b))。在這一sio2膜27上使可蝕圖案28形成(圖4(c))。接著，在該可蝕圖案28形成的sio2膜27上將鈦(ti)膜，金(au)膜依次成膜，去掉可蝕劑，金剛石層26上sio2膜27，鈦(ti)/金(au)圖案29依次形成(圖4(d))。接著，用cf4氣體進(jìn)行sio2蝕刻，作為金剛石蝕刻用的硬掩模(圖4(e))。

接著，使用感應(yīng)結(jié)合型等離子體蝕刻裝置，o2氣體100vol.％，2.0pa，500w，900秒的條件下，進(jìn)行金剛石層的蝕刻(圖4(f))。如此，基底表面上圖案狀的金剛石22被設(shè)置的(圖3(a))。

這時(shí)，圖3(a)中的圖案狀的金剛石22為，具有邊長為50μm的正方形(即，w21為50μm)的矩形點(diǎn)狀的金剛石整列的圖案，圖案間隙的寬w22為70μm。換句話說，金剛石層中相互平行的多個(gè)的溝被設(shè)置，進(jìn)一步，與該溝垂直，并且相互平行的多個(gè)的溝被設(shè)置的圖案。另外，溝的方向?yàn)橄嗷ゴ怪钡?方向，其任一方與金剛石層的[011]方向相同。

圖案間隙的深度d21為10μm，所以這時(shí)的圖案間隙的深度d21和寬w22的比(d21/w22)為0.14。另外，圖案間隙的底部為，基底的ir露出的狀態(tài)。

接著，得到的圖案狀的金剛石，等離子體處理清洗(圖4(g))。使用感應(yīng)結(jié)合型等離子體蝕刻裝置，在cf4氣體100vol.％，2.0pa，500w，650秒的條件下進(jìn)行處理。通過這一操作，可以除去圖案狀的金剛石壁面附著的ir由來的異物。

清洗后，用緩和氟氫酸(bufferedhydrogenfluoride)將sio2的硬掩模除去，進(jìn)一步，用熱混酸進(jìn)行洗凈(圖4(h))。

接著，作為第二工序，從基底表面上設(shè)置的圖案狀的金剛石22，在第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石中的圖案間隙30中，用微波等離子體cvd法使金剛石32成長(圖3(b))。

將設(shè)置了圖案狀的金剛石22的基板，安裝在微波等離子體cvd裝置的小室內(nèi)，旋轉(zhuǎn)泵以及渦輪分子泵排氣至7×10^－8托(torr)(約9.3×10^－6pa)后，將原料氣體氫稀釋甲烷(ch4/(ch4+h2)＝5.0vol.％)500sccm導(dǎo)入。對(duì)與排氣系統(tǒng)中相通的閥門的開口度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使小室內(nèi)的壓力為110托(torr)(約1.5×10⁴pa)之后，3000w的微波電力施加，18小時(shí)制膜。制膜中的基板溫度用高溫計(jì)測(cè)定，得知為1035℃。

得到的金剛石層，將圖案間隙塞住。這時(shí)，從基底表面到基板表面的厚度為103μm。將這一金剛石層用x線衍射測(cè)定(入射x線波長)，得知金剛石(004)歸屬的2θ＝119.5°中的衍射強(qiáng)度峰的搖擺曲線半值寬為，340arcsec(約0.1°)。

進(jìn)一步，對(duì)腐蝕陷斑密度也進(jìn)行評(píng)價(jià)。使用2.45ghz的微波等離子體cvd裝置，在h2氣體100vol.％，0.8pa，2200w，1h的條件下，將金剛石層的表面用等離子體處理之后，用sem觀察，對(duì)腐蝕陷斑密度進(jìn)行測(cè)定，與圖案狀的金剛石的上成長的部分為1×10⁸(cm^－2)不同，圖案間隙部分為3×10⁶(cm^－2)，腐蝕陷斑密度減少了2位數(shù)程度。

對(duì)基板的截面進(jìn)行sem觀察，觀察到圖案間隙的地方的中央附近，截面為一邊5μm的大略三角形形狀的空洞，與ir層和金剛石層的境界相接。

為了對(duì)金剛石基板的應(yīng)力進(jìn)行評(píng)價(jià)，金剛石層形成前后的基板里面的變形變化量，使用光干涉式或者接觸式的測(cè)定裝置進(jìn)行測(cè)定。接著，將這一測(cè)定值用金剛石層形成前后的膜厚增加量除，算出的值作為金剛石基板的應(yīng)力的評(píng)價(jià)值。在此，評(píng)價(jià)值為21×10^－2。

接著，對(duì)得到的金剛石基板的表面進(jìn)行研磨加工。從研磨后的基底表面到基板表面的厚度為71μm，表面粗度rms為0.3nm(afm測(cè)定，10μm邊長正方形領(lǐng)域)。

接著，作為第三工序，第二次的金剛石層的圖案化用與第一次的圖案化同樣的方法進(jìn)行，第二工序形成的金剛石32構(gòu)成的圖案狀的金剛石33形成(圖3(c))。在此，圖案形狀與第一次的圖案形狀同樣，為50μm邊長正方形的矩形點(diǎn)狀(即，w23為50μm)的金剛石整列的圖案，圖案間隙的寬w24為70μm。但是，圖案的位置為，對(duì)于第一次的圖案，將金剛石層的[011]方向上進(jìn)行了60μm平行移動(dòng)的圖案。

即，在此，將第二工序形成的金剛石32，從其和第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石22的境界開始到10μm的位置被除去。

接著，作為第四工序，與在從基底表面上設(shè)置的圖案狀的金剛石使金剛石成長的方法同樣的方法，從圖案狀的金剛石33，使第三工序形成的圖案狀的金剛石中的圖案間隙34中使金剛石36成長(圖3(d))。得到的金剛石層，圖案間隙被塞住。這時(shí)，從基底表面到基板表面的厚度為164μm。

對(duì)這一金剛石層用x線衍射測(cè)定(入射x線波長)，金剛石(004)歸屬的2θ＝119.5°中的衍射強(qiáng)度峰的搖擺曲線半值寬為，340arcsec(約0.1°)。

進(jìn)一步，對(duì)腐蝕陷斑密度也進(jìn)行了評(píng)價(jià)。使用2.45ghz的微波等離子體cvd裝置，h2氣體100vol.％，0.8pa，2200w，1h的條件，金剛石層的表面被用等離子體處理之后，sem觀察，對(duì)腐蝕陷斑密度進(jìn)行測(cè)定，圖案狀的金剛石上成長部分，圖案間隙部分也為3×10⁶(cm^－2)，金剛石基板37表面全體的腐蝕陷斑密度為低值。

制造的金剛石基板37的截面用sem觀察，觀察到第二次的圖案間隙的地方的中央附近，具有截面為一邊5μm的大略三角形形狀的空洞，ir層和金剛石層的境界相接。

為了對(duì)金剛石基板的應(yīng)力進(jìn)行評(píng)價(jià)，將金剛石層形成前后的(基板里面的變形變化量)/(膜厚增加量)進(jìn)行測(cè)定，其值為15×10^－2。

(實(shí)施例2)

用圖1中表示的方法，進(jìn)行金剛石基板的制造。

首先，如圖1(a)中表示的那樣，基底1的表面上圖案狀的金剛石2被設(shè)置的(第一工序)。具體地說，用圖2(a)～圖2(f)表示的步驟，對(duì)圖案狀的金剛石2進(jìn)行設(shè)置。

首先，將直徑5.0mm，厚度0.5mm，表面為(100)面構(gòu)成的兩面研磨的異質(zhì)外延生長金剛石基板(自立基板)6準(zhǔn)備，進(jìn)行了熱混酸洗凈，作為基底1(圖2(a))。

接著，用與實(shí)施例1同樣的方法，進(jìn)行金剛石構(gòu)成的基底的圖案化。首先，將原硅酸四乙酯(teos)作為原料，用rf等離子體cvd法形成了金剛石層上1000nm的sio2膜7(圖2(b))。這一sio2膜7上形成可蝕圖案8(圖2(c))。接著，該可蝕圖案8形成的sio2膜7上，鈦(ti)膜，金(au)膜順序成膜，去掉可蝕劑，金剛石基板6上sio2膜7，鈦(ti)/金(au)圖案9順序形成(圖2(d))。接著，使用cf4氣體進(jìn)行sio2蝕刻，作為金剛石蝕刻用的硬掩模(圖2(e))。

接著，使用感應(yīng)結(jié)合型等離子體蝕刻裝置，o2氣體100vol.％，2.0pa，500w，900秒的條件下，進(jìn)行金剛石層的蝕刻(圖2(f))。如此，基底表面上圖案狀的金剛石2被設(shè)置(圖1(a))。

這時(shí)，圖1(a)中的圖案形狀為，50μm邊長正方形的矩形點(diǎn)狀(即，w11為50μm)的金剛石整列的圖案，圖案間隙的寬w12為70μm。換句話說，為金剛石層中相互平行的多個(gè)的溝被設(shè)置，進(jìn)一步，與該溝垂直并且相互平行的多個(gè)溝被設(shè)置的圖案。另外，溝的方向?yàn)橄嗷ゴ怪钡?方向，其任一方為與金剛石層的[011]方向相同。

圖案狀的金剛石2中的圖案間隙的深度d11為10μm，所以這時(shí)的圖案間隙的深度d11和寬w12的比(d11/w12)為0.14。

接著，對(duì)得到的圖案狀的金剛石，用等離子體處理進(jìn)行清洗(圖2(g))。使用感應(yīng)結(jié)合型等離子體蝕刻裝置，cf4氣體100vol.％，2.0pa，500w，650秒的條件下進(jìn)行了處理。

清洗后，用緩和氟氫酸將sio2的硬掩模去除，進(jìn)一步，用熱混酸洗凈(圖2(h))。

接著，作為第二工序，從基底表面上設(shè)置的圖案狀的金剛石2，在第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石中的圖案間隙10中，用微波等離子體cvd法使金剛石12成長(圖1(b))。

將圖案狀的金剛石2設(shè)置的基板，裝在微波等離子體cvd裝置的小室內(nèi)，用旋轉(zhuǎn)泵以及渦輪分子泵，排氣至7×10^－8托(torr)(約9.3×10^－6pa)之后，將原料氣體氫稀釋甲烷(ch4/(ch4+h2)＝5.0vol.％)500sccm導(dǎo)入。對(duì)與排氣系統(tǒng)相通的閥門的開口度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使小室內(nèi)的壓力為110托(torr)(約1.5×10⁴pa)之后，施加3000w的微波電力，15小時(shí)制膜。制膜的基板溫度用高溫計(jì)測(cè)定，為1050℃。

得到的金剛石層為，圖案間隙被塞住。這時(shí)，從基底表面到基板表面的厚度為78μm。這一金剛石層用x線衍射測(cè)定(入射x線波長)，金剛石(004)歸屬的2θ＝119.5°中的衍射強(qiáng)度峰的搖擺曲線半值寬為，340arcsec(約0.1°)。

進(jìn)一步，對(duì)腐蝕陷斑密度也進(jìn)行了評(píng)價(jià)。使用2.45ghz的微波等離子體cvd裝置，h2氣體100vol.％，0.8pa，2200w，1h的條件下，金剛石層的表面用等離子體處理之后，sem觀察，腐蝕陷斑密度測(cè)定，相對(duì)于圖案狀的金剛石的上成長的部分為2×10⁸(cm^－2)，圖案間隙部分為4×10⁶(cm^－2)，腐蝕陷斑密度減少了二位數(shù)程度。

基板的截面用sem觀察，圖案間隙的地方為完全被埋。

為了對(duì)金剛石基板的應(yīng)力進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)金剛石層形成前后的(基板里面的變形變化量)/(膜厚增加量)進(jìn)行測(cè)定，其值為15×10^－2。

接著，對(duì)得到的金剛石基板的表面上研磨加工。從研磨后的基底表面到基板表面的厚度為56μm，表面粗度rms為0.3nm(afm測(cè)定，10μm邊長正方形領(lǐng)域)。

接著，作為第三工序，對(duì)第二次的金剛石層的圖案化用與第一次的圖案化同樣的方法進(jìn)行，第二工序形成的金剛石構(gòu)成的圖案狀的金剛石13形成(圖1(c))。在此圖案形狀為，與第一次的圖案形狀同樣，50μm邊長正方形的矩形點(diǎn)狀(即，w13為50μm)的金剛石整列的圖案，圖案間隙的寬w14為70μm。但是，圖案的位置為，相對(duì)于第一次的圖案，在金剛石層的[011]方向上平行移動(dòng)了60μm。即，在此，第二工序形成的金剛石，為從與第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石的境界開始到10μm的位置被除去。

接著，用和從基底表面上設(shè)置的圖案狀的金剛石使金剛石成長的方法同樣的方法，作為第四工序，從圖案狀的金剛石13使金剛石16成長(圖1(d))。得到的金剛石層為，將圖案間隙塞住。這時(shí)，從基底表面到基板表面的厚度為134μm。

對(duì)這一金剛石層用x線衍射測(cè)定(入射x線波長)，金剛石(004)歸屬的2θ＝119.5°中的衍射強(qiáng)度峰的搖擺曲線半值寬為，340arcsec(約0.1°)。

進(jìn)一步，對(duì)腐蝕陷斑密度也進(jìn)行了評(píng)價(jià)。使用2.45ghz的微波等離子體cvd裝置，h2氣體100vol.％，0.8pa，2200w，1h的條件下，金剛石層的表面用等離子體處理之后，sem觀察，對(duì)腐蝕陷斑密度測(cè)定，圖案狀的金剛石的上成長的部分為3×10⁶(cm^－2)，圖案間隙部分也為4×10⁶(cm^－2)，金剛石基板表面全體，腐蝕陷斑密度為低值。

得到的金剛石基板17的截面用sem觀察，圖案間隙的地方被完全埋沒。

為了對(duì)金剛石基板的應(yīng)力進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)金剛石層形成前后的(基板里面的變形變化量)/(膜厚增加量)進(jìn)行測(cè)定，其值為10×10^－2。

(比較例1)

首先，準(zhǔn)備直徑10.0mm，厚度1.0mm，表面為(100)面構(gòu)成的兩面研磨的單晶硅(si)基板。

準(zhǔn)備的單晶硅基板的一面中，用電子束蒸著使單晶mgo構(gòu)成的層形成。這時(shí)，真空中，基板溫度900℃的條件，進(jìn)行異質(zhì)外延生長，使單晶mgo層為1μm。進(jìn)一步，這一單晶mgo層上，ir構(gòu)成的層形成。ir層的形成中，使用將直徑6英寸(150mm)，厚度5.0mm，純度99.9％以上的ir作為靶的高頻率(rf)磁電管濺射法(13.56mhz)。確認(rèn)單晶mgo層形成的基板被加熱至800℃，基礎(chǔ)壓力為6×10^－7托(torr)(約8.0×10^－5pa)以下之后，將ar氣體10sccm導(dǎo)入。將與排氣系統(tǒng)中相通的閥門的開口度進(jìn)行調(diào)節(jié)，壓力為5×10^－2托(torr)(約6.7pa)之后，rf電力1000w輸入進(jìn)行15分成膜。得到的ir層厚度為0.7μm。

如此得到的，單晶硅基板上，單晶mgo層，ir層疊層之物作為比較例1中的基底。

接著，為了金剛石的核形成，進(jìn)行基底的前處理(偏壓處理)。使ir層側(cè)向上，基底被在15mm直徑，平板型的電極上安裝。在基確認(rèn)基礎(chǔ)壓力為1×10^－6托(torr)(約1.3×10^－4pa)以下被確認(rèn)之后，將氫稀釋甲烷(ch4/(ch4+h2)＝5.0vol.％)500sccm導(dǎo)入。對(duì)與排氣系統(tǒng)中相通的閥門的開口度進(jìn)行調(diào)節(jié)使壓力為100托(torr)(約1.3×10⁴pa)之后，基板側(cè)電極施加負(fù)電壓90秒，暴露于等離子體，基底表面偏壓處理。

接著，基底表面上用直流等離子體cvd法使金剛石層異質(zhì)外延生長。偏壓處理了的基底被在直流等離子體cvd裝置的小室內(nèi)安裝，用旋轉(zhuǎn)泵排氣直至10^－3托(torr)(約1.3×10^－1pa)以下的基礎(chǔ)壓力之后，原料氣體氫稀釋甲烷(ch4/(ch4+h2)＝5.0vol.％)被導(dǎo)入1000sccm。對(duì)與氣系統(tǒng)相通的閥門的開口度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使小室內(nèi)的壓力為110托(torr)(約1.5×10⁴pa)之后，2.0a的直流電流流入2小時(shí)制膜。制膜中的基底溫度用高溫計(jì)測(cè)定，為950℃。

得到的金剛石層為，直徑10mm的基板全面無剝離的完全的連續(xù)膜，膜厚為10μm。這一金剛石層用x線衍射測(cè)定(入射x線波長)，金剛石(004)歸屬的2θ＝119.5°中的衍射強(qiáng)度峰的搖擺曲線半值寬為，720arcsec(約0.2°)。

進(jìn)一步，對(duì)腐蝕陷斑密度也進(jìn)行了評(píng)價(jià)。使用2.45ghz的微波等離子體cvd裝置，h2氣體100vol.％，0.8pa，2200w，1時(shí)間的條件下，金剛石層的表面用等離子體處理之后，sem觀察，腐蝕陷斑密度測(cè)定，8×10⁸(cm^－2)。

接著，進(jìn)行了金剛石的核形成基板，被安裝在微波等離子體cvd裝置的小室內(nèi)，用旋轉(zhuǎn)泵以及渦輪分子泵進(jìn)行排氣直至7×10^－8托(torr)(約9.3×10^－6pa)之后，原料氣體氫稀釋甲烷(ch4/(ch4+h2)＝5.0vol.％)被導(dǎo)入500sccm。對(duì)與排氣系統(tǒng)中相通的閥門的開口度進(jìn)行調(diào)節(jié)，小室內(nèi)的壓力變?yōu)?10托(torr)(約1.5×10⁴pa)之后，3000w的微波電力被施加，18小時(shí)制膜。制膜中的基板溫度用高溫計(jì)測(cè)定，為1035℃。

得到的金剛石層為，直徑10mm的基板全面無剝離的完全的連續(xù)膜，膜厚為90μm。這一金剛石層用x線衍射測(cè)定(入射x線波長)，金剛石(004)歸屬的2θ＝119.5°中的衍射強(qiáng)度峰的搖擺曲線半值寬為，720arcsec(約0.2°)。

進(jìn)一步，對(duì)腐蝕陷斑密度也進(jìn)行評(píng)價(jià)。使用2.45ghz的微波等離子體cvd裝置，h2氣體100vol.％，0.8pa，2200w，1小時(shí)的條件下，金剛石層的表面用等離子體處理之后，sem觀察，對(duì)腐蝕陷斑密度測(cè)定，其值為4×10⁸(cm^－2)。

為了對(duì)金剛石基板的應(yīng)力進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)金剛石層形成前后(基板里面的變形變化量)/(膜厚增加量)測(cè)定，其值為67×10^－2。

由以上的結(jié)果類看，用本發(fā)明的金剛石基板的制造方法制作金剛石基板，為缺陷充分少，應(yīng)力也小的高品質(zhì)的金剛石基板。另外，本發(fā)明的金剛石基板，為缺陷充分少，應(yīng)力被減低之物。

另外，本發(fā)明，不被上述實(shí)施方式限定。上述實(shí)施方式為例示，本發(fā)明的權(quán)利范圍包括與本說明書記載的技術(shù)的思想有實(shí)質(zhì)相同的構(gòu)成，具有同樣的作用效果之物，不管其如何形成，都包含在本發(fā)明的權(quán)利范圍中。

符號(hào)的說明

1，21…基底，2，22…第一工序中設(shè)置的圖案狀的金剛石，3…金剛石，23…硅(si)基板，24…中間層(單晶mgo層)，25…表層(ir層)，6…異質(zhì)外延生長金剛石基板，26…金剛石層，7，27…sio2膜，8，28…可蝕圖案，9，29…鈦(ti)/金(au)圖案，10，30…第一工序設(shè)置的圖案狀的金剛石中的圖案間隙，11，31…第一工序中設(shè)置的圖案狀的金剛石中的圖案間隙的底部，12，32…第二工序形成的金剛石，13，33…第三工序中設(shè)置的圖案狀的金剛石，14，34…第三工序設(shè)置的圖案狀的金剛石中的圖案間隙，15，35…第三工序中設(shè)置的圖案狀的金剛石中的圖案間隙的底部，16，36…第四工序形成的金剛石，17，37，100…金剛石基板，50…基底，51…金剛石層，52…空洞，101…表面。