【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及单晶金刚石材料的制造方法,特别地,本专利技术涉及的是一种单晶金刚石的二维扩大方法。
技术介绍
金刚石具有禁带宽(5.45ev)、击穿场强高(1.0×107V/cm)、载流子迁移率高(电子2.7×107cm/s,空穴1.0×107cm/s)、介电常数高(5.7)和导热性能好(22W/cm·k,是铜的四倍)等优异的半导体性能,同时兼具稳定的化学性能、高硬度、耐磨性和抗辐射能力强等特点,具有非常广泛的用途。大尺寸的CVD(Chemical-Vapor-Deposition:化学气相沉积)单晶金刚石特别适合制造可以在更高的温度和恶劣的环境下工作的高性能电力电子器件,是一种有发展前途的高温、大功率宽禁带半导体材料,远非GaAs、GaN和SiC可比拟,被誉为第四代半导体的首选材料。在非金刚石衬底上进行异质外延生长,理论上能够获得大尺寸的金刚石单晶,但是多年来未能取得突破性进展,而HTHP(高温高压)单晶金刚石的尺寸和晶体纯度受到限制,这严重地制约了金刚石基半导体的应用和发展。当前国内外,面对大尺寸单晶金刚石难以获得的局面,都把宽禁带高温半导体研究的主流放在了性能较低的SiC而非性能更强大的金刚石,这是因为大尺寸SiC单晶生长比金刚石单晶更容易,而且方便与现存的半导体硅技术兼容。但是迄今为止,金刚石基高温半导体的研究并未停顿,生长大尺寸的CVD单晶金刚石是当前最重要的一个问题。CVD同质外延单晶金刚石的研究经过多年的发展,取得了较大成果,但是目前CVD金刚石单晶尺寸仅能满足芯片级高温半导体器件的研制需求,而晶圆级的CVD金刚石单晶尺寸仍然保持挑战。为此, ...
【技术保护点】
一种CVD单晶金刚石的二维扩大方法,其特征在于包括如下步骤:a.选择一个具有平整生长表面的单晶金刚石籽晶,厚度至少是1mm;将单晶金刚石籽晶置于中心开有孔的衬底托之内,使得单晶金刚石籽晶暴露,单晶金刚石籽晶上表面与衬底托表面有一定的高度差;衬底托由金属钼做成;b. 将带有单晶金刚石籽晶的衬底托放入沉积室;对沉积室抽真空;c. 通过微波等离子体化学气相沉积法产生等离子体:向沉积室通入氢气和甲烷,调节气体流量、微波功率和气压,沉积室内部气体吸收微波能量激发产生等离子体;如步骤a所描述的,通过调节单晶金刚石籽晶上表面与衬底托的高度,使得等离子体在顶部表面和四个侧面有着相同的状态,从而使得单晶金刚石能够在顶部表面和四个侧面同时生长,实现单晶金刚石的二维扩大;d.二维扩大生长完成后,使用激光将扩大后的那一部分单晶金刚石生长层从衬底上剥离下来,即可获得大尺寸的单晶金刚石。
【技术特征摘要】
1.一种CVD单晶金刚石的二维扩大方法,其特征在于包括如下步骤:a.选择一个具有平整生长表面的单晶金刚石籽晶,厚度至少是1mm;将单晶金刚石籽晶置于中心开有孔的衬底托之内,使得单晶金刚石籽晶暴露,单晶金刚石籽晶上表面与衬底托表面有一定的高度差;衬底托由金属钼做成;b. 将带有单晶金刚石籽晶的衬底托放入沉积室;对沉积室抽真空;c. 通过微波等离子体化学气相沉积法产生等离子体:向沉积室通入氢气和甲烷,调节气体流量、微波功率和气压,沉积室内部气体吸收微波能量激发产生等离子体;如步骤a所描述的,通过调节单晶金刚石籽晶上表面与衬底托的高度,使得等离子体在顶部表面和四个侧面有着相同的状态,从而使得单晶金刚石能够在顶部表面和四个侧面同时生长,实现单晶金刚石的二维扩大;d.二维扩大生长完成后,使用激光将扩大后的那一部分单晶金刚石生长层从衬底上剥离下来,即可获得大尺寸的单晶金刚石。2.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员:马志斌,吴超,黄宏伟,张田田,宋修曦,
申请(专利权)人:武汉工程大学,
类型:发明
国别省市:湖北;42
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