一種制備金剛石膜的裝置及使用該裝置制備金剛石膜的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種制備金剛石膜的裝置，其采用微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置，該裝置包括微波系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和等離子反應(yīng)室，等離子反應(yīng)室中設(shè)有一自旋轉(zhuǎn)基片臺，工作過程中微波系統(tǒng)產(chǎn)生的微波進(jìn)入等離子反應(yīng)室，在自旋轉(zhuǎn)基片臺上方激發(fā)供氣系統(tǒng)提供的氣體產(chǎn)生等離子體球，在自旋轉(zhuǎn)基片臺上方還設(shè)有耐高溫金屬圓環(huán)，該耐高溫金屬圓環(huán)位于等離子球內(nèi)部下半部分。
【專利說明】一種制備金剛石膜的裝置及使用該裝置制備金剛石膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于真空微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種制備金剛石膜的裝置及使用該裝置制備金剛石膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金剛石具有極高的硬度，并在室溫下具有極高熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)、高化學(xué)惰性等優(yōu)異性能，可用來制作切削工具和耐磨部件，在機(jī)械加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。另外，它還是制作表面壓力傳感器、抗輻射半導(dǎo)體器件、大功率半導(dǎo)體激光器及高密度防腐耐磨紅外光學(xué)窗口等器件的理想材料。然而天然金剛石數(shù)量稀缺、價格昂貴且難于加工的缺點(diǎn)制約了金剛石的廣泛使用。上世紀(jì)50年代發(fā)展起來的高溫高壓(HTHP)法合成的金剛石為粉末狀，生長大顆粒的金剛石成本很高，應(yīng)用受到限制并且含金屬催化劑雜質(zhì)。自從Matsumto等人于1982年發(fā)明了化學(xué)氣相沉積(CVD)法制備金剛石膜后，人們看見了金剛石膜應(yīng)用研究的曙光。今天，人們關(guān)于CVD金剛石的研究更具現(xiàn)實(shí)性，國內(nèi)外關(guān)于高速、高質(zhì)量、大面積均勻生長金剛石膜的制備技術(shù)已成為研究人員當(dāng)前所要迫切解決的課題。
[0003]采用CVD法制備金剛石膜的工藝，目前已經(jīng)開發(fā)出很多種，其中主要有:熱絲法(HFCVD)、微波法(MPCVD)、直流等離子體炬法和氧-乙炔燃燒火焰法等。其中微波法是用電磁波能量來激發(fā)反應(yīng)氣體，由于是無極放電，等離子體純凈，同時微波的放電區(qū)集中而不擴(kuò)展，能激活產(chǎn)生各種原子基團(tuán)如原子氫等，產(chǎn)生的離子的最大動能低，不會腐蝕已生成的金剛石。微波等離子體化學(xué)氣相沉積(MPCVD)法制備金剛石的性能與天然金剛石十分接近甚至部分性能超越了天然金剛石，這使得MPCVD金剛石膜的制備成為各個科研機(jī)構(gòu)的研究執(zhí)占。
[0004]微波等離子體化學(xué)氣相沉積(MPCVD)裝置一般包括微波系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和等離子反應(yīng)室，等離子反應(yīng)室中設(shè)有一自旋轉(zhuǎn)基片臺，制備金剛石的過程中，微波系統(tǒng)產(chǎn)生的微波進(jìn)入等離子反應(yīng)室，在自旋轉(zhuǎn)基片臺上方激發(fā)供氣系統(tǒng)提供的氣體產(chǎn)生等離子體球，等離子體球緊貼在基片表面，SP2結(jié)構(gòu)含碳基團(tuán)在基片表面沉積成為金剛石膜。由于等離子體反應(yīng)室中間區(qū)域的自旋轉(zhuǎn)基片臺上方微波能量最強(qiáng)，等離子體球中能量密度分布不同，等離子體中間區(qū)域密度高于邊緣區(qū)域的密度，導(dǎo)致等離子體球中活性基團(tuán)密度分布不同，等離子體球接觸基片表面的溫度也會出現(xiàn)高低差異，從而生長出來的大面積金剛石膜層厚度均勻性不好，中間厚而邊緣薄。金剛石膜中間區(qū)域和邊緣區(qū)域厚度差一般在15-20%左右，這對金剛石膜的拋光加工造成困難且對金剛石是一種極大的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種制備金剛石膜的裝置及使用該裝置制備金剛石膜的方法，工藝簡單，所制備的金剛石膜面積大且厚度均勻。[0006]解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該制備金剛石膜的裝置采用微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置，該裝置包括微波系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和等離子反應(yīng)室，等離子反應(yīng)室中設(shè)有一自旋轉(zhuǎn)基片臺，工作過程中微波系統(tǒng)產(chǎn)生的微波進(jìn)入等離子反應(yīng)室，在自旋轉(zhuǎn)基片臺上方激發(fā)供氣系統(tǒng)提供的氣體產(chǎn)生等離子體球，在自旋轉(zhuǎn)基片臺上方還設(shè)有耐高溫金屬圓環(huán)，該耐高溫金屬圓環(huán)位于等離子球內(nèi)部下半部分。耐高溫金屬圓環(huán)位于等離子體球內(nèi)，靠近等離子體球邊界。
[0007]按上述方案，在所述自旋轉(zhuǎn)基片臺四周設(shè)立一個以上非金屬支架，非金屬支架耐1200°C以上高溫，所述耐高溫金屬圓環(huán)通過鎢絲或鉭絲與非金屬支架固定連接。
[0008]按上述方案，非金屬支架優(yōu)選為氧化鋁支架或Si02、SiC等陶瓷支架。所述支架能夠透過微波、對微波場沒有影響且物理化學(xué)穩(wěn)定性好。
[0009]按上述方案，所述耐高溫金屬圓環(huán)為表面碳化處理的鎢絲或者鉭絲，鎢絲或鉭絲的直徑為0.8-1.5mm。
[0010]本發(fā)明還提供一種制備金剛石膜的方法，其采用上述裝置制備，包括以下步驟:
[0011](1)將表面脫脂處理過的基片放入等離子反應(yīng)室內(nèi)的自旋轉(zhuǎn)基片臺上，對等離子反應(yīng)室抽本底真空，隨后向等離子反應(yīng)室中通入高純氫氣至真空度為l-2kPa的時候開啟微波系統(tǒng)產(chǎn)生氫等離子體，利用微波輻射加熱基片至800-100(TC，用氫等離子體對基片表面進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕時間為15min，得到表面潔凈的基片；
[0012](2)向等離子反應(yīng)室中通入甲烷，在自旋轉(zhuǎn)基片臺上方形成等離子體球，調(diào)整微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)使等離子體球覆蓋步驟(1)所得基片表面及自旋轉(zhuǎn)基片臺上方的耐高溫金屬圓環(huán)，使金剛石在所述基片表面形核，形核時間為10-60min ；
[0013](3)調(diào)整微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)進(jìn)行金剛石膜的生長，生長時間為10-100小時，得到厚度均勻的金剛石膜。
[0014]按上述方案，步驟(1)所述表面脫脂處理為將基片放置在研磨盤上用粒度IOOnm的金剛石粉研磨30分鐘，然后在含有少量IOOnm金剛石粉的丙酮溶液中超聲30min，并在丙酮中超聲5min后用脫脂棉擦干。
[0015]本發(fā)明所述基片可為硅片或鑰片。優(yōu)選的是，所述基片為P型(100)單晶硅片。P型(100)單晶硅片純度高，沉積的金剛石膜質(zhì)量好。
[0016]步驟(1)所述本底真空是指真空度為10_2_10Pa。所述高純氫氣純度為99.999v%以上。
[0017]按上述方案，步驟(2)所述微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)為微波功率750W，等離子反應(yīng)室內(nèi)工作氣壓7.8kPa，甲烷流量5sccm，氫氣流量200sccm，形核時間30min,基片溫度 800_850°C。
[0018]按上述方案，步驟(3)所述微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)為微波功率800W，等離子反應(yīng)室內(nèi)工作氣壓8.8kPa，甲烷流量3sccm，氫氣流量200sccm，生長時間30min,基片溫度 820_880°C。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:在MPCVD設(shè)備原有的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對等離子反應(yīng)室進(jìn)行了設(shè)計(jì)改裝，加入耐高溫金屬圓環(huán)，利用等離子體易吸附于金屬表面的特性，從而改變等離子體密度分布，達(dá)到提高大面積金剛石膜沉積均勻性的目的?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明所述耐高溫金屬圓環(huán)的安裝位置示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明所述耐高溫金屬圓環(huán)的工作過程示意圖；
[0022]圖3為實(shí)施例一所制備的金剛石膜的膜厚分布圖；
[0023]圖4為實(shí)施例二所制備的金剛石膜的膜厚分布圖；
[0024]圖5為實(shí)施例三所制備的金剛石膜的膜厚分布圖；
[0025]圖6為對比例I所制備的金剛石膜的膜厚分布圖。
[0026]圖中:1 一等尚子體球；2—耐聞溫金屬圓環(huán)；3—基片；4一自旋轉(zhuǎn)基片臺；5—鶴絲；6—氧化鋁支架。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例提供一種制備金剛石膜的裝置。本發(fā)明所用微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置為天線耦合石英鐘罩式微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置，其自旋轉(zhuǎn)基片臺直徑為30mm，微波功率為800W。本發(fā)明所用氫氣濃度為99.999v%，所用甲烷濃度為99.995v%。
[0029]實(shí)施例一
[0030]耐高溫金屬圓環(huán)表面碳化處理:選用直徑為1.0mm的鉭絲來制作直徑為IOmm的耐高溫金屬圓環(huán)，將鉭絲放置在等離子反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行表面碳化處理{微波功率800W，工作氣壓8.8kPa,甲燒流量10sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘),氫氣流量200sccm,時間15min}。將表面碳化處理后的耐高溫金屬圓環(huán)水平放置在距離自旋轉(zhuǎn)基片臺垂直高度5mm處。其安裝位置示意圖如圖1所示。在自旋轉(zhuǎn)基片臺4四周設(shè)立一個氧化鋁支架6，耐高溫金屬圓環(huán)2通過鎢絲5與氧化鋁支架6固定連接。
[0031]以直徑為20mm、厚度為1mm的P型(100)單晶硅片作為基片沉積金剛石膜。將硅片在研磨盤上用粒度IOOnm的金剛石粉研磨30分鐘，然后在含有少量IOOnm金剛石粉的丙酮溶液中超聲30min，并在丙酮中超聲5min后用脫脂棉擦干，得到表面脫脂處理過的基片。
[0032]采用以下步驟制備金剛石膜:
[0033](I)將上述表面脫脂處理過的基片放入等離子反應(yīng)室內(nèi)的自旋轉(zhuǎn)基片臺4上，對等離子反應(yīng)室抽本底真空10_2Pa，隨后向等離子反應(yīng)室中通入高純氫氣至真空度為1.5kPa的時候開啟微波系統(tǒng)產(chǎn)生氫等離子體，利用微波輻射加熱基片至800°C (微波功率700W，工作氣壓7.8kPa，氫氣流量200SCCm)，用氫等離子體對基片表面進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕時間為15min，得到表面潔凈的基片3 ；
[0034](2)向等離子反應(yīng)室中通入甲烷，在自旋轉(zhuǎn)基片臺上方形成等離子體球，調(diào)整微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)(微波功率750W，工作氣壓8.8kPa，甲烷流量5sCCm，氫氣流量200SCCm，基片溫度830°C)使等離子體球I覆蓋步驟(1)所得基片表面及自旋轉(zhuǎn)基片臺上方的耐高溫金屬圓環(huán)(此時等離子體球直徑為25mm)，使金剛石在所述基片3表面形核，工作示意圖如圖2所示。形核時間為30min;
[0035] (3)調(diào)整微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)(微波功率800W，工作氣壓8.8kPa，甲烷流量3sccm，氫氣流量200sccm，基片溫度850°C )進(jìn)行金剛石膜的生長，生長時間為50小時，得到厚度均勻的金剛石膜。
[0036]對本實(shí)施例所制備的金剛石膜膜厚分布進(jìn)行測試，在金剛石膜直徑方向等間距取19個點(diǎn)，將金剛石膜直徑分為20等份，從左到右測每個點(diǎn)的膜厚，其膜厚分布圖如圖3所示，本實(shí)施例所制備的金剛石膜中間邊緣厚度差為5.3%。
[0037]實(shí)施例二
[0038] 耐高溫金屬圓環(huán)表面碳化處理:選用直徑為1.0mm的鉭絲來制作直徑為15mm的耐高溫金屬圓環(huán)，采用與實(shí)施例一相同的方法對鉭絲進(jìn)行表面碳化處理。將表面碳化處理后的耐高溫金屬圓環(huán)水平放置在距離自旋轉(zhuǎn)基片臺垂直高度7_處。
[0039]以直徑為20mm、厚度為1mm的P型(100)單晶硅片作為基片沉積金剛石膜。采用與實(shí)施例一相同的方法對基片表面進(jìn)行脫脂處理。
[0040]采用以下步驟制備金剛石膜:
[0041](I)將上述表面脫脂處理過的基片放入等離子反應(yīng)室內(nèi)的自旋轉(zhuǎn)基片臺上，對等離子反應(yīng)室抽本底真空10_2Pa，隨后向等離子反應(yīng)室中通入高純氫氣至真空度為1.5kPa的時候開啟微波系統(tǒng)產(chǎn)生氫等離子體，利用微波輻射加熱基片至800°C (微波功率700W，工作氣壓7.8kPa，氫氣流量200SCCm)，用氫等離子體對基片表面進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕時間為15min，得到表面潔凈的基片；
[0042](2)向等離子反應(yīng)室中通入甲烷，在自旋轉(zhuǎn)基片臺上方形成等離子體球，調(diào)整微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)(微波功率750W，工作氣壓8.8kPa，甲烷流量5sCCm，氫氣流量200SCCm，基片溫度830°C)使等離子體球覆蓋步驟(1)所得基片表面及自旋轉(zhuǎn)基片臺上方的耐高溫金屬圓環(huán)(此時等離子體球直徑為25mm)，使金剛石在所述基片表面形核，形核時間為30min ；
[0043](3)調(diào)整微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)(微波功率800W，工作氣壓8.8kPa，甲烷流量3sccm，氫氣流量200sccm，基片溫度850°C )進(jìn)行金剛石膜的生長，生長時間為50小時，得到厚度均勻的金剛石膜。
[0044]采用與實(shí)施例一相同的方法對本實(shí)施例所制備的金剛石膜膜厚分布進(jìn)行測試，其膜厚分布圖如圖4所示，得到的金剛石膜膜厚分布曲線出現(xiàn)類似三個峰值，中間峰值最大，在圓環(huán)正下方出現(xiàn)了兩個小一點(diǎn)的峰值。金剛石膜中間邊緣厚度差為5.1%。
[0045]實(shí)施例三
[0046]耐高溫金屬圓環(huán)表面碳化處理:選用細(xì)鉭絲來制作直徑為20mm的耐高溫金屬圓環(huán)，采用與實(shí)施例一相同的方法對鉭絲進(jìn)行表面碳化處理。將表面碳化處理后的耐高溫金屬圓環(huán)水平放置在距離自旋轉(zhuǎn)基片臺垂直高度9_處。
[0047]以直徑為20mm、厚度為1mm的P型(100)單晶硅片作為基片沉積金剛石膜。采用與實(shí)施例一相同的方法對基片表面進(jìn)行脫脂處理。
[0048]采用以下步驟制備金剛石膜:
[0049](I)將上述表面脫脂處理過的基片放入等離子反應(yīng)室內(nèi)的自旋轉(zhuǎn)基片臺上，對等離子反應(yīng)室抽本底真空10_2Pa，隨后向等離子反應(yīng)室中通入高純氫氣至真空度為1.5kPa的時候開啟微波系統(tǒng)產(chǎn)生氫等離子體，利用微波輻射加熱基片至800°C (微波功率700W，工作氣壓7.8kPa，氫氣流量200SCCm)，用氫等離子體對基片表面進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕時間為15min，得到表面潔凈的基片；[0050](2)向等離子反應(yīng)室中通入甲烷，在自旋轉(zhuǎn)基片臺上方形成等離子體球，調(diào)整微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)(微波功率750W，工作氣壓8.8kPa，甲烷流量5sCCm，氫氣流量200SCCm，基片溫度830°C)使等離子體球覆蓋步驟(1)所得基片表面及自旋轉(zhuǎn)基片臺上方的耐高溫金屬圓環(huán)，使金剛石在所述基片表面形核，形核時間為30min ；
[0051](3)調(diào)整微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)(微波功率800W，工作氣壓8.8kPa，甲烷流量3sccm，氫氣流量200sccm，基片溫度850°C )進(jìn)行金剛石膜的生長，生長時間為50小時，得到金剛石膜。
[0052]對本實(shí)施例所制備的金剛石膜膜厚分布進(jìn)行測試，其膜厚分布圖如圖5所示，金剛石膜膜厚分布曲線類似于W形狀。厚度差為5.8%。
[0053]對比例I
[0054]不加入耐高溫金屬圓環(huán)，以直徑為20mm、厚度為1mm的P型(100)單晶娃片作為基片沉積金剛石膜。采用與實(shí)施例一相同的方法處理基片表面。將表面碳化處理后的耐高溫金屬圓環(huán)水平放置在距離自旋轉(zhuǎn)基片臺垂直高度5_處。制備金剛石膜的具體步驟為:
[0055](I)將上述表面脫脂處理過的基片放入等離子反應(yīng)室內(nèi)的自旋轉(zhuǎn)基片臺上，對等離子反應(yīng)室抽本底真空10_2Pa，隨后向等離子反應(yīng)室中通入高純氫氣至真空度為1.5kPa的時候開啟微波系統(tǒng)產(chǎn)生氫等離子體，利用微波輻射加熱基片至800°C (微波功率700W，工作氣壓7.8kPa，氫氣流量200SCCm)，用氫等離子體對基片表面進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕時間為15min，得到表面潔凈的基片；
[0056](2)向等離子反應(yīng)室中通入甲烷，在自旋轉(zhuǎn)基片臺上方形成等離子體球，調(diào)整微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)(微波功率750W，工作氣壓8.8kPa，甲烷流量5sCCm，氫氣流量200SCCm，基片溫度830°C)使等離子體球覆蓋步驟(1)所得基片表面，使金剛石在所述基片表面形核，形核時間為30min ；
[0057](3)調(diào)整微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)(微波功率800W，工作氣壓
8.8kPa，甲烷流量3sccm，氫氣流量200sccm，基片溫度850°C )進(jìn)行金剛石膜的生長，生長時間為50小時，得到厚度均勻的金剛石膜。
[0058]對本實(shí)施例所制備的金剛石膜膜厚分布進(jìn)行測試，其膜厚分布圖如圖6所示，膜層厚度分布曲線呈現(xiàn)典型的正態(tài)分布曲線。中間高邊緣低，厚度差為14.5%。未加環(huán)時，等離子體球內(nèi)部密度分布是不均勻的，直徑為25_左右的等離子體球中，越靠近外緣區(qū)域，等離子體密度越低。等離子體能量密度分布不均勻，對基片硅片的能量輻射也是不均勻的，生長沉積后基片硅片表面金剛石膜呈現(xiàn)中間高邊緣低的厚度分布。
[0059]由以上對本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以了解本發(fā)明解決了常規(guī)MPCVD方法制備金剛石膜厚度不均勻的問題。利用等離子體易吸附于金屬表面的特性，在基底上方水平加一個耐高溫金屬圓環(huán)，改變了微波電場的能量分布，從而改變等離子體密度分布，達(dá)到提高大面積金剛石膜沉積均勻性的目的。金剛石膜中間區(qū)域和邊緣區(qū)域厚度差由未加耐高溫金屬圓環(huán)的14.5%減少到5.1-5.8%。對金剛石膜的切屑加工只能用金剛石，成本很高，膜層的均勻性提高能大大地降低加工所需切屑的厚度，從而大大降低加工成本。
[0060] 可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種制備金剛石膜的裝置，其采用微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置，該裝置包括微波系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和等離子反應(yīng)室，等離子反應(yīng)室中設(shè)有一自旋轉(zhuǎn)基片臺，工作過程中微波系統(tǒng)產(chǎn)生的微波進(jìn)入等離子反應(yīng)室，在自旋轉(zhuǎn)基片臺上方激發(fā)供氣系統(tǒng)提供的氣體產(chǎn)生等離子體球，其特征在于:在自旋轉(zhuǎn)基片臺上方還設(shè)有耐高溫金屬圓環(huán)，該耐高溫金屬圓環(huán)位于等離子球內(nèi)部下半部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備金剛石膜的裝置，其特征在于:在所述自旋轉(zhuǎn)基片臺四周設(shè)立一個以上非金屬支架，非金屬支架耐1200°C以上高溫,所述耐高溫金屬圓環(huán)通過鶴絲或鉭絲與非金屬支架固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備金剛石膜的裝置，其特征在于:所述耐高溫金屬圓環(huán)為表面碳化處理的鎢絲或者鉭絲，鎢絲或鉭絲的直徑為0.8-1.5mm。
4.一種制備金剛石膜的方法，其特征在于采用權(quán)利要求1-3任一所述裝置制備，包括以下步驟: (1)將表面脫脂處理過的基片放入等離子反應(yīng)室內(nèi)的自旋轉(zhuǎn)基片臺上，對等離子反應(yīng)室抽本底真空，隨后向等離子反應(yīng)室中通入高純氫氣至真空度為1.0-2.0kPa的時候開啟微波系統(tǒng)產(chǎn)生氫 等離子體，利用微波輻射加熱基片至800-100(TC，用氫等離子體對基片表面進(jìn)行刻蝕處理，刻蝕時間為15min，得到表面潔凈的基片； (2)向等離子反應(yīng)室中通入甲烷，在自旋轉(zhuǎn)基片臺上方形成等離子體球，調(diào)整微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)使等離子體球覆蓋步驟(1)所得基片表面及自旋轉(zhuǎn)基片臺上方的耐高溫金屬圓環(huán)，使金剛石在所述基片表面形核，形核時間為10-60min ； (3)調(diào)整微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)進(jìn)行金剛石膜的生長，生長時間為10-100小時，得到厚度均勻的金剛石膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備金剛石膜的方法，其特征在于:步驟(1)所述表面脫脂處理為將基片放置在研磨盤上用粒度IOOnm的金剛石粉研磨30分鐘，然后在含有少量IOOnm金剛石粉的丙酮溶液中超聲30min，并在丙酮中超聲5min后用脫脂棉擦干。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備金剛石膜的方法，其特征在于:所述基片為P型(100)單晶娃片O
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備金剛石膜的方法，其特征在于:步驟(2)所述微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)為微波功率750W，等離子反應(yīng)室內(nèi)工作氣壓7.8kPa，甲烷流量5sccm，氫氣流量200sccm，形核時間30min，基片溫度800_850°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備金剛石膜的方法，其特征在于:步驟(3)所述微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置工藝參數(shù)為微波功率800W，等離子反應(yīng)室內(nèi)工作氣壓8.8kPa，甲烷流量3sccm，氫氣流量200sccm，生長時間30min，基片溫度820_880°C。
【文檔編號】C23C16/513GK103911596SQ201410068775
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】滿衛(wèi)東, 汪建華, 游志恒, 涂昕, 張瑋, 林曉棋, 陽碩 申請人:武漢工程大學(xué)