【技术实现步骤摘要】
不间断动态原位合成单晶与超纳米金刚石复合结构的方法
本专利技术涉及半导体用基体材料制备领域。特别是快速高效制备高质量单晶金刚石与超纳米金刚石复合结构，为进一步实现金刚石复杂部件机构需求以及异型同质结构半导体提供制备基础。即通过调控微波等离子体气相沉积技术与特定几何结构的钼沉积台设计，实现在金刚石籽晶上外延生长高质量单晶金刚石后不间断生长绝缘或导电超纳米金刚石，从而简单高效地得到高质量单晶金刚石和超纳米金刚石复合结构。
技术介绍
金刚石具有禁带宽度大(5.5eV)，热导率最高(22W/cm.K)，传声速度最高，介电常数小，介电强度高等特点，同时较之于其他半导体材料有着极佳的电学特性。同时由于其集力学、电学、热学、声学、光学、耐蚀等优异性能于一身，而被视为目前最有发展前途的半导体材料。依据金刚石优良的特性，可以通过向金刚石中掺入适当的元素实现p型和n型掺杂，使其可以作为半导体材料广泛用于电学器件中，如微电子、光电子、传感等电子器件领域。特别是其高的击穿强度，热稳定性和化学惰性是高功率和高温电子器件的理想选择。目前，硼(B)掺杂以及氢终端的p型导电的单晶金刚石器件已经有...
【技术保护点】
1.一种不间断动态原位合成单晶与超纳米金刚石复合结构的方法，其特征在于将单晶金刚石籽晶置于底部有环形微槽的钼质沉积台的上表面方形微槽内，通过不间断调控微波等离子体辅助化学沉积技术参数，实现在单晶金刚石表面同质外延生长高质量单晶金刚石后不间断原位动态合成绝缘或导电超纳米金刚石层含氮超纳米金刚石，工艺步骤为如下：(1)单晶金刚石籽晶的预处理为保证生长超纳米金刚石后表面满足电子器件要求，首先对Ib型高温高压单晶金刚石生长表面进行精密抛光，抛光后实现表面粗糙度低于1nm；为保证单晶金刚石表面光洁，去除可能存在的金属夹杂、碳氢化合物、石墨；抛光后将籽晶样品置于HCl:H2SO4＝1:...
【技术特征摘要】
1.一种不间断动态原位合成单晶与超纳米金刚石复合结构的方法，其特征在于将单晶金刚石籽晶置于底部有环形微槽的钼质沉积台的上表面方形微槽内，通过不间断调控微波等离子体辅助化学沉积技术参数，实现在单晶金刚石表面同质外延生长高质量单晶金刚石后不间断原位动态合成绝缘或导电超纳米金刚石层含氮超纳米金刚石，工艺步骤为如下：(1)单晶金刚石籽晶的预处理为保证生长超纳米金刚石后表面满足电子器件要求，首先对Ib型高温高压单晶金刚石生长表面进行精密抛光，抛光后实现表面粗糙度低于1nm；为保证单晶金刚石表面光洁，去除可能存在的金属夹杂、碳氢化合物、石墨；抛光后将籽晶样品置于HCl:H2SO4＝1:5的混合液中煮沸45分钟到1小时，后用去离子水冲洗；再依次置于丙酮溶液以及无水乙醇中各超声清洗10-15分钟，吹干；(2)动态原位合成单晶与超纳米金刚石沉积环境的建立在沉积制备过程中将单晶金刚石籽晶置于底部有环形微槽的钼质沉积台的上表面方形微槽内，样品表面至槽高度的距离与槽深的比例保持在0.2-0.4之间，能够保持一个合适的金刚石基底沉积的局部和近邻环境；同时，方形微槽边缘需保持圆滑，保证在单晶外延生长后，在超纳米金刚石合成阶段的气体流动，在避免金刚石籽晶全暴露的情况下保证气源供给的速度，保证超纳米金刚石的快速生长；(3)高质量外延单晶金刚石的生长控制甲烷与氢气比例和输入功率，保持一定的和温度生长高质量单晶金刚石外延层；(4)含氮超纳米金刚石的动态不间断原位合成当单晶金刚石外延生长完成后，不间断动态降低腔压，同时降低微波输入功率，调高甲烷气体流量，并且通入0.5sccm的氧气以及1-30sccm的氮气；金刚石基片温度保持在650-800℃；(5)高温高压Ib型金刚石籽晶的切除、后续处理及电阻测试采用激光切割的方式将Ib型高温高压单晶金刚石籽晶切除，并对单晶金刚石面进行研磨精密抛光，抛光后实现表面粗糙度低于1nm；抛光后将籽晶样品置于HCl:H2SO4＝1:5的混合液中煮沸45分钟到1小时，后用去离子水冲洗；再依次置于丙酮溶液以及无水乙醇中各超声清洗1...
【专利技术属性】
技术研发人员：李成明，郑宇亭，刘金龙，赵云，郭彦召，魏俊俊，陈良贤，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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