專利名稱：鉆石基板及其制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鉆石基板及其制作方法，特別涉及一種可減低鉆石膜層的變形量的鉆石基板及其制作方法。
背景技術：
鉆石具有極佳特性，如深紫外光到遠紅外線的穿透性極佳、最高表面聲波速、最高熱傳導率、最高物理硬度、高輻射抵抗能力、良好化學惰性及優異絕緣性特性等，已被廣泛應用至傳統的切削工具及研磨材料。近來，隨著化學氣相沉積(CVD，Chemical Vapor Deposition)技術的發展，使得鉆石的應用擴展至高頻通信產業、光電產業的散熱元件與光學元件以及鉆石半導體等等。
然而，在CVD沉積過程中，由于鉆石膜與基材間的熱應力(thermalstress)與鉆石膜中缺陷所造成的內應力(internal stress)，兩者將造成鉆石膜層的翹曲或破裂，例如，雖然硅的熱膨脹數與鉆石接近，但是鉆石膜層與硅基材卻存在著晶格尺寸上的不匹配性，所以從工藝溫度中降低至常溫的環境下很容易發生變形，甚至剝離或破裂。以上的情況，無論對于任何應用而言無疑會造成極大影響。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種鉆石基板及其制作方法，通過形成一保護層，可降低鉆石膜層的翹曲變形量，借以解決現有技術所存在的問題。
為實現上述目的，本發明所揭露的鉆石基板包括鉆石膜層與保護層，保護層形成于鉆石膜層的一面，可防止鉆石膜層產生翹曲變形，此由鉆石膜層與保護層所構成的鉆石基板為無基材的鉆石基板，而本發明還可包括一基材于鉆石膜層的下方，保護層則可位于鉆石膜層之上或鉆石膜層與基材之間，都可達到防止鉆石膜層產生翹曲變形的效果。
其中，基材的選擇可為硅晶材料，鉆石膜層可為單晶鉆石膜或多晶鉆石膜，保護層則可選自含氫的類鉆石碳層，也可選自碳化硅、碳化鈦、碳化鎢、碳化鉻或碳氮化鈦等碳化物，或者，保護層可選自氮化硅、氮碳化硅、氮化鈦、氮化硼或氮化鋁鈦等氮化物，且保護層的數量可為單層或多層。
另外，本發明所揭露的鉆石基板的制作方法，包含下列步驟首先，提供基材，再形成鉆石膜層與保護層在基材上方，以保護層防止鉆石膜層產生翹曲變形，到此構成具有基材的鉆石基板，再利用去除基材的步驟，即可完成無基材的鉆石基板。
并且，形成鉆石膜層與保護層的步驟可利用在基材上先形成保護層再形成鉆石膜層，或先形成鉆石膜層再形成保護層的方式，只要保護層位于鉆石膜層的任一面上，都可達到防止鉆石膜層產生翹曲變形的效果。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
圖1為本發明的第一實施例的鉆石基板的示意圖；圖2A至圖2C為本發明的第一實施例的制造方法流程示意圖；圖3為本發明的第二實施例的鉆石基板的示意圖；圖4為本發明的第三實施例的鉆石基板的示意圖；圖5為本發明的第四實施例的鉆石基板的示意圖圖6A至圖6D為本發明的第四實施例的制造方法流程示意圖；圖7為本發明的第五實施例的鉆石基板的示意圖；及圖8為本發明的第六實施例的鉆石基板的示意圖。
其中，附圖標記100、200、300、400、500、600鉆石基板110、210、310、410基材120、220、240、320、420、620保護層130、230、330、430、530鉆石膜層540、640電子元件
具體實施例方式
如圖1所示，本發明的第一實施例所提供的鉆石基板100是由基材110、保護層120與鉆石膜層130所構成，且保護層120形成于基材110上方，鉆石膜層130形成于保護層120上方，保護層120可用以減低鉆石膜層120的翹曲變形量。
接著，如圖2A至圖2C所示，其為本發明第一實施例的制造方法流程示意圖，其步驟包含首先，提供一基材110(圖2A)，然后，形成保護層120于基材110上方(圖2B)，再形成鉆石膜層130在保護層120上方圖2C，即構成此鉆石基板。
其中，本發明的鉆石基板100的尺寸范圍為2英寸至8英寸，且基材110的選擇可為硅晶材料，鉆石膜層130可為單晶鉆石膜或多晶鉆石膜，鉆石膜層130的熱膨脹系數高于基材110，因此，可通過熱膨脹系數的差異，選擇適當的保護層120，使得鉆石膜層130、保護層120以及基材100的應力達到正負彼此抵銷的效果，以降低整個鉆石基板100的翹曲變形，如本實施例可使用熱膨脹系數低于鉆石膜層130的材料作為保護層120，且保護層120可選擇與鉆石膜層130具有較好的晶格匹配性的材料，例如，保護層120可為含氫的類鉆石碳層，也可選自碳化硅、碳化鈦、碳化鎢、碳化鉻或碳氮化鈦等碳化物，或者，保護層120可選自氮化硅、氮碳化硅、氮化鈦、氮化硼或氮化鋁鈦等氮化物。
并且，保護層的數量可為單層，也可以為一層以上不同材料的膜層交互層疊所組成；如圖3所示，本發明的第二實施例，此鉆石基板200在鉆石膜層230與基材210之間設置有兩層不同材料的保護層220與240，來減少鉆石膜層的變形量。當然，保護層還可以為三層、四層...等等，而各層保護層的材料可選自上述碳化物或氮化物，也就是說，這些保護層可由碳化物與氮化物交互層疊所構成，也可由碳化物與另一碳化物交互層疊所構成，或者，可由氮化物與另一氮化物交互層疊所構成。
上述實施例中，保護層位于鉆石膜層與基材之間，以防止鉆石膜層發生翹曲變形，然而，不論保護層位于鉆石膜層的上表面或下表面，都可達到同樣效果；如圖4所示，本發明的第三實施例的鉆石基板300，其鉆石膜層330是位于基材310上方，保護層320則是位于鉆石膜層330上方，且本實施例可使用熱膨脹數高于鉆石膜層330的材料作為保護層320，將鉆石膜層330與基材310間所形成的應力來消除。
另外，上述實施例還可在鉆石膜層與保護層形成之后，利用去除基板的步驟，制作成無基材的鉆石基板；在此僅以第一實施例的變化例為例，如圖5所示，本發明的第四實施例，此鉆石基板400僅為鉆石膜層430與保護層420所構成，且保護層420形成于鉆石膜層430上方，用以減低鉆石膜層430的翹曲變形量。
如圖6A至圖6D所示，為本發明第四實施例的制造方法流程示意圖，其步驟包含首先，提供一基材410(圖6A)，然后，形成保護層420于基材410上方(圖6B)，再形成鉆石膜層430于保護層420上方(圖6C)，最后，將基材410去除(圖6D)，即構成此無基材的鉆石基板。
本發明的鉆石基板是利用保護層來控制鉆石膜層的變形量，以達到產品工藝可容許的公差尺寸與變形量的范圍內，更有助于鉆石基板將其優異的性能充分表現在制造半導體元件、生物化學檢測基板、表面聲波濾波器基材、有機發光二極管基材、無機發光二極管基材、光學窗口膜片、抗輻射損傷的窗口、抗磨耗的基板與切削刀具的切削刃角等應用上。
例如，鉆石基板可以利用激光加工成適當的外型，并由于保護層具有優于鉆石膜層的化學活性，可以使用化學鍵結方式將鉆石基板固定于切削刀具表面或抗磨耗基板的表面，以成為具有優越切削能力或抗磨耗能力的機械工具，或可與其它基材接合；如圖7所示，本發明的第五實施例的鉆石基板500，在鉆石膜層530上表面設置有電子元件540。另外，還可依據特殊需求可以將電子元件設置于保護層上表面，以獲得最佳的性能與附著性；如圖8所示，本發明的第六實施例的鉆石基板600，則在保護層620上表面設置有電子元件640。且前述電子元件540與640包括表面聲波濾波器、有機發光二極管及其數組組合元件、無機發光二極管及其數組組合元件、激光二極管與集成電路等。
當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種鉆石基板，其特征在于，包括有一鉆石膜層；及一保護層，形成于該鉆石膜層的一面，以防止該鉆石膜層產生翹曲變形。
2.根據權利要求1所述的鉆石基板，其特征在于，包括一基材，形成于該鉆石膜層的下方。
3.根據權利要求2所述的鉆石基板，其特征在于，該基材為硅晶材料。
4.根據權利要求2所述的鉆石基板，其特征在于，該保護層形成于該鉆石膜層的上方。
5.根據權利要求4所述的鉆石基板，其特征在于，該保護層的熱膨脹系數高于鉆石膜層。
6.根據權利要求2所述的鉆石基板，其特征在于，該保護層形成于該鉆石膜層與該基材之間。
7.根據權利要求6所述的鉆石基板，其特征在于，該保護層的熱膨脹系數低于鉆石膜層。
8.根據權利要求1所述的鉆石基板，其特征在于，該鉆石膜層選自單晶鉆石膜與多晶鉆石膜的群組組合。
9.根據權利要求1所述的鉆石基板，其特征在于，該保護層由含氫的類鉆石碳層所形成。
10.根據權利要求1所述的鉆石基板，其特征在于，該保護層為碳化物所形成。
11.根據權利要求10所述的鉆石基板，其特征在于，該碳化物選自碳化硅、碳化鈦、碳化鎢、碳化鉻與碳氮化鈦的群組組合。
12.根據權利要求1所述的鉆石基板，其特征在于，該保護層為氮化物所形成。
13.根據權利要求12所述的鉆石基板，其特征在于，該氮化物選自氮化硅、氮碳化硅、氮化鈦、氮化硼與氮化鋁鈦的群組組合。
14.根據權利要求1所述的鉆石基板，其特征在于，該保護層的數量為多層。
15.根據權利要求14所述的鉆石基板，其特征在于，各該保護層為不同材料并交互層疊。
16.根據權利要求15所述的鉆石基板，其特征在于，該不同材料的保護層選自碳化物與氮化物的群組組合。
17.根據權利要求16所述的鉆石基板，其特征在于，該碳化物選自碳化硅、碳化鈦、碳化鎢、碳化鉻與碳氮化鈦的群組組合。
18.根據權利要求16所述的鉆石基板，其特征在于，該氮化物選自氮化硅、氮碳化硅、氮化鈦、氮化硼與氮化鋁鈦的群組組合。
19.根據權利要求1所述的鉆石基板，其特征在于，該鉆石基板的尺寸范圍為2英寸至8英寸。
20.一種鉆石基板的制作方法，其特征在于，其步驟包含提供一基材；形成一鉆石膜層與一保護層于該基材的上方，以該保護層防止該鉆石膜層產生翹曲變形；及去除該基材。
21.根據權利要求20所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該基材為硅晶材料。
22.根據權利要求20所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該形成該鉆石膜層與該保護層的步驟包括形成該保護層于該基材之上；及形成該鉆石膜層于該保護層之上。
23.根據權利要求22所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該保護層的熱膨脹系數高于鉆石膜層。
24.根據權利要求20所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該形成該鉆石膜層與該保護層的步驟包括形成該鉆石膜層于該基材之上；及形成該保護層于該鉆石膜層之上。
25.根據權利要求24所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該保護層的熱膨脹系數低于鉆石膜層。
26.根據權利要求20所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該鉆石膜層選自單晶鉆石膜與多晶鉆石膜的群組組合。
27.根據權利要求20所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該保護層由含氫的類鉆石碳層所形成。
28.根據權利要求20所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該保護層為碳化物所形成。
29.根據權利要求28所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該碳化物選自碳化硅、碳化鈦、碳化鎢、碳化鉻與碳氮化鈦的群組組合。
30.根據權利要求20所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該保護層為氮化物所形成。
31.根據權利要求30所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該氮化物選自氮化硅、氮碳化硅、氮化鈦、氮化硼與氮化鋁鈦的群組組合。
32.根據權利要求20所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該保護層的數量為多層。
33.根據權利要求32所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，各該保護層為不同材料并交互層疊。
34.根據權利要求33所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該不同材料的保護層選自碳化物與氮化物的群組組合。
35.根據權利要求34所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該碳化物選自碳化硅、碳化鈦、碳化鎢、碳化鉻與碳氮化鈦的群組組合。
36.根據權利要求34所述的鉆石基板的制作方法，其特征在于，該氮化物選自氮化硅、氮碳化硅、氮化鈦、氮化硼與氮化鋁鈦的群組組合。
全文摘要
本發明公開了一種鉆石基板及其制作方法，其鉆石基板包括一鉆石膜層；及一保護層，形成于該鉆石膜層的一面，以防止該鉆石膜層產生翹曲變形。該方法包括提供一基材；形成一鉆石膜層與一保護層于該基材的上方，以該保護層防止該鉆石膜層產生翹曲變形；及去除該基材。在氣相化學反應方法成長鉆石膜層的工藝中，利用在鉆石膜層的一面形成保護層，借以減低鉆石膜層的翹曲變形量，從而使鉆石基板可達到產品工藝可容許的公差尺寸與變形量的范圍內，更有助于鉆石基板充分表現其優異的性能。
文檔編號B32B18/00GK101045356SQ2006100663
公開日2007年10月3日 申請日期2006年3月30日 優先權日2006年3月30日
發明者張孝國, 黃仁烜, 鄧建中, 鐘至賢, 王明輝 申請人:中國砂輪企業股份有限公司