專利名稱：一種選域金剛石膜的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于真空微電子技術領域，涉及一種對制備金剛石薄膜方法的改進。
背景技術：
已有技術中的金剛石薄膜，為提高襯底上金剛石薄膜層的成核密度，通常對襯底進行預處理，如襯底涂覆金剛石微粒；襯底進行磨砂處理；襯底化學腐蝕；同時要求襯底具有導電性或包覆有導電層。
與本方法接近的現(xiàn)有技術方案1)沉降法預沉積處理，先配制金剛石微粉的懸浮液，將待沉積的硅襯底或金屬平板放入懸浮液中，利用微粉的自身重力克服浮力自然下落，在襯底材料上制備金剛石微粒薄膜。這種方法在制備有一定圖形的金剛石薄膜時，必須運用掩膜板輔助。在微細圖形或特殊幾何形狀處則很難實現(xiàn)金剛石膜的均勻、精確定域沉積。2)單純運用電泳法沉積制得金剛石膜，未進行相應的“掩膜”處理，不能控制金剛石的選域制備[見“Field emission properties of diamond coated silicon tip arrays”，ZhuChangchun，Technical Digest ofIVMC’97 Kyongju，Korea 1997，448.]。用此法進行襯底上微尖的金剛石包覆時，微尖之間的襯底上及微尖側表面都有金剛石顆粒的存在。制備的冷陰極，發(fā)射點較分散，在微尖處集中發(fā)射高密度電流的優(yōu)勢將被減弱。3)襯底材料經過“超聲研磨預處理”，然后進行金剛石薄膜的生長。此方法在研磨處理時必然要對襯底表面帶來缺陷，這是某些器件所不希望的。尤其要在微尖處制備金剛石時，微尖在研磨處理時已不再尖銳，雖有一定的場增強效應，但增強因子小，場增強效果不好。

發(fā)明內容
為解決背景技術中不能精確選擇特定區(qū)域制備金剛石膜；金剛石顆粒與襯底附著不牢固，不能良好接觸；制備金剛石膜過程中需要研磨破壞襯底表面，引入表面缺陷等問題；本發(fā)明提供的一種選域金剛石膜的制備方法是(1)首先根據(jù)應用需要制備選域襯底在襯底所選區(qū)域制備導電圖形；(2)將適量籽晶微粒加到電泳懸浮液中，超聲處理或充分攪拌后，將籽晶微粒導電圖形自對準定位地預沉積到襯底選域上，即在選域襯底的導電圖形上生成籽晶而成為籽晶襯底；(3)再利用化學氣相沉積或激光沉積或外延對上述籽晶襯底繼續(xù)生長，同時改變工作氣體的成分或比例及生長溫度和壓強條件制備不同特性的金剛石膜。
本發(fā)明的積極效果本發(fā)明的方法在襯底所選區(qū)域制備了導電圖形，克服已有技術由于不能在微細圖形或特殊幾何形狀處精確選域制備金剛石膜的問題，本發(fā)明則實現(xiàn)了金剛石膜的精確定域沉積；本發(fā)明采用籽晶襯底繼續(xù)生長提高了金剛石膜與襯底的附著牢固程度，生長過程中調整不同的生長條件可以制得適合不同應用需要的金剛石膜，克服了已有技術中的金剛石膜附著不牢固、特性單一的問題；本發(fā)明采用電泳預沉積引入籽晶再生長方法，克服了已有技術為引入缺陷而破壞襯底表面帶來的問題。本發(fā)明工藝簡單，成本低。例如當采用此法制備金剛石場發(fā)射冷陰極時，可將電子發(fā)射區(qū)域有效地控制在所選擇區(qū)域，集中密集發(fā)射。特別是僅在微尖(臺)頂部預沉積籽晶并生長金剛石的冷陰極，可較好的利用場增強效應，避免發(fā)射點過于分散，有利于提高微尖處的電流發(fā)射密度，并可改善發(fā)射均勻性。本發(fā)明提供的選域金剛石膜的制備方法，可應用于平板顯示器、真空微電子器件等領域。板顯示器、真空微電子器件等領域。


圖1是本發(fā)明實施例電泳沉積設備原理示意圖
具體實施例方式如圖1的設備所示包括有直流電源1、電極板2、電流表3、電泳懸浮液4和選域襯底5。
本發(fā)明制備選域襯底5襯底可選擇硅、鉬等金屬材料；再對襯底材料進行掩膜、光刻、刻蝕處理或氧化層掩蔽等工藝手段，僅露出要沉積的選域襯底的區(qū)域，即是在襯底所選區(qū)域制備出導電圖形制成選域襯底5。
配制電泳懸浮液4采用醇、酮、去離子水等或膠體溶液為懸浮液，加入鹽類如硝酸鹽等，或調節(jié)溶液的PH值到5附近，在溶液中產生10-1～10-5摩爾濃度附近的相應的陰離子及陽離子，作為輸運者。
根據(jù)需要篩選籽晶微粒，將籽晶微粒加到上述電泳懸浮液4中并進行超聲處理后，將電極板2和選域襯底5放入電泳懸浮液4中，電極板2與選域襯底5的間距通常為厘米量級。在電極板2與選域襯底5之間由直流電源1供電，將籽晶微粒按導電圖形自對準定位地預沉積到選域襯底上，生成籽晶襯底；通常沉積納米級或稍大些的金剛石微粒。沉積量按要求而設定。電泳法包括陰極電泳法和陽極電泳法。
利用微波或熱絲化學氣相沉積對上述籽晶襯底繼續(xù)生長，適當改變工作氣體CH4和H2的比例及生長溫度和壓強等條件則制備出不同特性的金剛石膜?？筛鶕?jù)需要對金剛石膜進行褪火處理、酸處理等。
權利要求
1.一種選域金剛石膜的制備方法其特征在于(1)首先根據(jù)應用需要制備選域襯底在襯底所選區(qū)域制備導電圖形；(2)將適量籽晶微粒加到電泳懸浮液中，超聲處理或充分攪拌后，將籽晶微粒導電圖形自對準定位地預沉積到襯底選域上，即在選域襯底的導電圖形上生成籽晶而成為籽晶襯底；(3)再利用化學氣相沉積或激光沉積或外延對上述籽晶襯底繼續(xù)生長，同時改變工作氣體的成分或比例及生長溫度和壓強條件制備不同特性的金剛石膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備金剛石薄膜的方法,在選域襯底的導電圖形上生成籽晶襯底實現(xiàn)金剛石膜精確定域沉積;對籽晶襯底繼續(xù)生長制備不同特性的金剛石膜。金剛石膜與襯底附著牢固;例如:制備金剛石場發(fā)射冷陰極,將電子發(fā)射區(qū)域有效地控制在所選擇區(qū)域,集中密集發(fā)射。特別是在微尖(臺)頂部預沉積籽晶并生長金剛石的冷陰極,可較好的利用場增強效應,避免發(fā)射點過于分散,有利于提高微尖處的電流發(fā)射密度,改善發(fā)射均勻性。本發(fā)明可應用于平板顯示器、真空微電子器件等領域。
文檔編號C23C16/27GK1364945SQ01124619
公開日2002年8月21日 申請日期2001年7月25日 優(yōu)先權日2001年7月25日
發(fā)明者趙海峰, 宋航, 李志明, 金億鑫, 邴秀華 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所