一种微波等离子体-热丝复合化学气相沉积制备n型掺杂金刚石的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种微波等离子体‑热丝复合化学气相沉积制备n型掺杂金刚石的装置和方法，装置包括微波等离子体源系统、热灯丝反应室改进系统、真空抽气系统和尾气处理系统。微波等离子体源系统包括微波源、三螺钉阻抗调配器、波导模式转换器、天线单元、波导管以及石英窗。波导模式转换器通过三螺调配器与微波源连接。热灯丝反应室改进系统包括谐振腔、进气孔、沉积台、等离子体、惰性气体气孔、水冷通道、石墨内衬、热灯丝、镜面钢板、分区冷却管路和出气孔。波导管通过石英窗与谐振腔相连。本发明专利技术将MPCVD与HFCVD装置结合，用微波源作为反应热源，热灯丝作为退火热源，再配合石墨内衬维持退火温度，提高n型掺杂金刚石的制备效率及质量。

【技术实现步骤摘要】
一种微波等离子体-热丝复合化学气相沉积制备n型掺杂金刚石的装置和方法
本专利技术属于单晶金刚石膜生长的
，具体涉及一种微波等离子体-热丝复合化学气相沉积制备n型掺杂金刚石的装置及其方法。
技术介绍
金刚石膜具有硬度高、强度大、导热性好、热膨系数小、光学性能优异、化学稳定性高、抗辐照力强、声传播速度快、介电性能好、透射波段宽、禁带宽度大、介电系数小等优点。故而其在高功率半导体器件、高功率微波窗口、红外光学窗口材料等领域都有着广泛的应用。其中，n型金刚石拥有更高的载流子迁移率，可以实现室温下的n型导电，这也是发展双极型器件的关键。而磷元素则是n型金刚石薄膜中唯一普遍认可用来获得室温n型电导的元素。目前在世界范围内得到广泛使用的CVD(ChemicalVaporDeposition)金刚石膜沉积技术主要有四种，分别是热灯丝化学气相沉积(HotFilamentCVD，HFCVD)、直流辅助等离子体化学气相沉积(DirectCurrentPlasmaAssistedCVD，DC-PACVD)、微波等离子体化学气相沉积(Microwa本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波等离子体-热丝复合化学气相沉积制备n型掺杂金刚石的装置，其特征在于，包括微波等离子体源系统、热灯丝反应室改进系统、真空抽气系统和尾气处理系统；所述微波等离子体源系统包括微波源、阻抗调配元件、波导模式转换器、天线单元、波导管以及石英窗。/n

【技术特征摘要】
1.一种微波等离子体-热丝复合化学气相沉积制备n型掺杂金刚石的装置，其特征在于，包括微波等离子体源系统、热灯丝反应室改进系统、真空抽气系统和尾气处理系统；所述微波等离子体源系统包括微波源、阻抗调配元件、波导模式转换器、天线单元、波导管以及石英窗。


2.根据权利要求1所述的一种微波等离子体-热丝复合化学气相沉积制备n型掺杂金刚石的装置，其特征在于，热灯丝反应室改进系统包括谐振腔、进气孔、沉积台、惰性气体气孔、水冷通道、内衬、热灯丝、隔热层和出气孔，谐振腔侧壁上端有进气孔，侧壁下端有出气孔，所述沉积台为中空结构，连接在谐振腔中心，其上均匀的开有多个惰性气体气孔，沉积台内开有水冷通道，与外界连通，负责冷却水的引入，所述内衬为筒型，罩住沉积台的侧面，所述内衬外壁周向均匀连接多圈热灯丝，所述热灯丝外罩有隔热层。


3.根据权利要求2所述的一种微波等离子体-热丝复合化学气相沉积制备n型掺杂金刚石的装置，其特征在于，还包括多个分区冷却管路，分区冷却管路与水冷通道连通，连接在沉积台背面，对沉积台进行冷却，每个分区冷却管路均可以调节进出水的速度。


4.根据权利要求2所述的一种微波等离子体-热丝复合化学气相沉积制备n型掺杂金刚石的装置，其特征在于，所述内衬为带有碳化硅涂层的石墨内衬。


5.根据权利要求2所述的一种微波等离子体-热丝复合化学气相沉积制备n型掺杂金刚石的装置，其特征在于，所述隔热层为镜面钢板，既可以反射热灯丝的热光，也可用于谐振腔表面的隔热。


6.根据权利要求1所述的一种微波等离子体-热丝复合化学气相沉积制备n型掺杂金刚石的装置，其特征在于，所述阻抗调配元件为三螺钉阻抗调配器或多节阻抗变换器。


7.一种微波等离子体-热丝复合化学气相沉积装置制备n型掺杂金刚石的方法，其特征在于，包括以下步骤：
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【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，刘胜，王浩丞，于大洋，张磊，申胜男，聂思媛，
申请(专利权)人：武汉大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44