The invention discloses an effective expansion of single crystal diamond diameter growth method, the growth steps are: 1) selection of high temperature and high pressure diamond substrate eight side shape of the substrate side by {100} crystal and {110} crystal surface alternately; 2) will be placed in the reaction chamber supporting molybdenum, molybdenum foil placed in the top bracket, will a substrate is placed on the gold foil, to a vacuum reaction chamber, and then the substrate in the reaction chamber is heated until it melted gold, diamond substrate welded to the molybdenum support; 3) growth in the reaction chamber is placed on the tungsten substrate, the welding of molybdenum tungsten wire placed in the care of the substrate surface defects and pre etching damage treatment; 4) control chamber pressure, temperature, microwave power, methane concentration and growth time, epitaxial single-crystal diamond film thickness is 0.5 2.5mm growth on the substrate after pretreatment. The invention reduces the content of polycrystalline in the epitaxial film, ensures the effectiveness of the enlargement, and can be used in the fabrication of diamond field effect transistors.
【技术实现步骤摘要】
单晶金刚石的扩径生长方法
本专利技术属于微电子
,特别涉及一种单晶金刚石的生长方法,可用于各种金刚石半导体器件的制作。技术背景金刚石作为宽禁带半导体材料,具有许多独特的物理特性,如高热导性,高硬度,高载流子迁移率,是制作电力电子器件和探测器的理想材料,可用于高温、高功率和强辐射的恶劣环境中。为了实现金刚石器件的大规模生产,需要通过同质外延或异质外延制方法备出大尺寸的金刚石单晶外延膜。由于采用同质外延可以保证生长的金刚石单晶具有高的结晶质量,故目前微波等离子体化学气相沉积MPCVD同质外延金刚石是生长大尺寸高品质单晶金刚石最有效的方法之一。在尺寸较小的单晶金刚石衬底上实现单晶外延膜扩径生长是获得大尺寸金刚石薄膜的重要方法之一。然而,在(001)金刚石外延膜生长过程中,横向和纵向生长同时存在,如果在外延膜侧面边角处出现单晶生长速率非常慢且极易形成孪晶等缺陷的(113)晶面,继续生长则会出现多晶,阻碍单晶外延膜上表面的扩径生长。Tallaire等人报告了单晶金刚石外延膜的扩径生长和衬底侧面晶向对外延膜宏观几何形状的影响,参见Growthoflargesizediamondsinglecrystalsbyplasmaassistedchemicalvapourdeposition:Recentachievementsandremainingchallenges,C.R.Physique14(2013)169–184。在该方案中,由于采用正方形的金刚石衬底,会出现以下问题:1.对于采用四个侧面都为(100)晶面的正方形衬底,其上生长的外延膜容易在四个角出现 ...
【技术保护点】
一种单晶金刚石的扩径生长方法,其特征在于,包括:1)选择八边形的HTHP金刚石为衬底,衬底的上表面为(001)晶面、侧表面为相互交替的{100}晶面与{110}晶面;2)在钼托上面放置金箔,将所选的衬底放置在金箔上,对MPCVD反应室进行抽真空至真空度值低于10
【技术特征摘要】
1.一种单晶金刚石的扩径生长方法,其特征在于,包括:1)选择八边形的HTHP金刚石为衬底,衬底的上表面为(001)晶面、侧表面为相互交替的{100}晶面与{110}晶面;2)在钼托上面放置金箔,将所选的衬底放置在金箔上,对MPCVD反应室进行抽真空至真空度值低于10-6mbar,将衬底在反应室内加热到1250℃以上,使金箔熔化,将金刚石衬底焊接到钼托上;3)在反应室的生长台上放置钨丝,将焊接了衬底的钼托放置在钨丝上对衬底进行氢等离子体刻蚀掉衬底表面的缺陷和抛光损伤的预处理;4)在预处理后的衬底上生长金刚石外延膜,即控制反应室压力为200-370mbar,反应室温度为830-970℃,保持外延膜表面温度起伏不超过15℃,设置微波功率为25...
【专利技术属性】
技术研发人员:任泽阳,张金风,陈万娇,张进成,郝跃,
申请(专利权)人:西安电子科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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