熱拡散用途向けの厚い多結晶合成ダイヤモンドウェーハ及びマイクロ波プラズマ化学気相成長合成法

摘要

多結晶ＣＶＤ合成ダイヤモンド材料の厚さ全体にわたる室温での平均熱伝導率が少なくとも２０００Ｗｍ-1Ｋ-1であるような多結晶ＣＶＤ合成ダイヤモンド材料を作製する方法であって、この方法は、耐火金属基板をＣＶＤ反応器内に装入するステップと、耐火金属ガードリングを耐火金属基板の周辺領域周りに配置するステップとを含み、耐火金属ガードリングは、耐火金属基板の縁と耐火金属ガードリングとの間に幅１．５ｍｍ〜５．０ｍｍの隙間を定め、この方法は、耐火金属基板の単位面積当たりの出力で表される出力密度が２．５Ｗｍｍ-2から４．５Ｗｍｍ-2までの範囲にあるような出力でマイクロ波をＣＶＤ反応器中に導入するステップと、プロセスガスをＣＶＤ反応器中に導入するステップとを更に含み、ＣＶＤ反応器内のプロセスガスは、窒素分子Ｎ2として計算して６００ｐｐｂから１５００ｐｐｂまでの範囲の窒素濃度と、１．５体積％から３．０体積％までの範囲にある炭素含有ガス濃度と、９２体積％から９８．５体積％までの範囲にある水素濃度とを含み、この方法は、更に、耐火金属基板の平均温度を制御してこの平均温度が７５０℃から９５０℃までの範囲にあるようにすると共に耐火金属基板上の縁と箇所との温度差を８０℃以下に保つようにするステップと、多結晶ＣＶＤ合成ダイヤモンド材料を耐火金属基板上で少なくとも１．３ｍｍの厚さまで成長させるステップと、多結晶ＣＶＤ合成ダイヤモンド材料を冷却して厚さが少なくとも１．３ｍｍであると共に多結晶ＣＶＤ合成ダイヤモンド材料の厚さ全体にわたる室温での平均熱伝導率が多結晶ＣＶＤ合成ダイヤモンド材料の少なくとも領域にわたり少なくとも２０００Ｗｍ-1Ｋ-1であり（領域は、多結晶ＣＶＤ合成ダイヤモンド材料の全領域の少なくとも７０％である）且つ単一置換窒素濃度が多結晶ＣＶＤ合成ダイヤモンド材料の少なくとも領域にわたり０．８０ｐｐｍ以下である多結晶ＣＶＤ合成ダイヤモンド材料を得るステップとを含み、多結晶ＣＶＤ合成ダイヤモンド材料は、少なくとも該多結晶ＣＶＤ合成ダイヤモンド材料の領域にわたり実質的に亀裂がなく、従って、多結晶ＣＶＤ合成ダイヤモンド材料の外側主要フェースの両方と交差すると共に長さが２ｍｍを超えて延びる亀裂が領域には存在しないことを特徴とする方法。