【技术实现步骤摘要】
一种通过微波等离子体采用碳化硼制备金刚石的方法
本专利技术涉及金刚石的制备领域，尤其涉及一种通过微波等离子体采用碳化硼制备金刚石的方法。
技术介绍
金刚石，由于具有十分优越的性能，在很多领域有着广泛的应用。天然金刚石数量稀少，价格昂贵，难以满足各个领域的大量需求。用高温高压法(HTHP法)制备的人造金刚石，由于含有金属催化剂，也影响到金刚石的性质。目前，采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术，能够在衬底材料表面生长出高质量的人造金刚石。微波等离子体化学气相沉积装置一般包括微波系统、真空系统、供气系统和等离子体反应室。等离子体反应室中设有一个自旋转基片台，自旋转基片台上表面放置有圆形且具有一定厚度的供金刚石生长的衬底材料。微波系统产生的微波进入等离子体反应室，在自旋转基片台上方激发供气系统提供的气体产生等离子体球，等离子体球紧贴在衬底材料表面，通过调整不同的反应气体以及工艺参数，可以在衬底材料表面生长出CVD金刚石。CVD金刚石并非导体，若对CVD半导体进行硼掺杂，则可以使CVD金刚石由非导电体变为半导...
【技术保护点】
1.一种通过微波等离子体采用碳化硼制备金刚石的方法，其特征在于，所述方法包括：/n预处理步骤：提供衬底，将固态碳化硼颗粒均匀放置在所述衬底周围，并放入微波等离子体反应室中；/n形核步骤：采用第一工艺参数组合在所述微波等离子体反应室中产生等离子体轰击所述固态碳化硼颗粒，以使金刚石在所述衬底表面形核；以及/n生长步骤：采用第二工艺参数组合在所述微波等离子体反应室中产生等离子体轰击所述固态碳化硼颗粒，以在所述衬底表面生成掺硼的金刚石；其中/n所述第一工艺参数组合不同于所述第二工艺参数组合。/n
【技术特征摘要】
1.一种通过微波等离子体采用碳化硼制备金刚石的方法，其特征在于，所述方法包括：
预处理步骤：提供衬底，将固态碳化硼颗粒均匀放置在所述衬底周围，并放入微波等离子体反应室中；
形核步骤：采用第一工艺参数组合在所述微波等离子体反应室中产生等离子体轰击所述固态碳化硼颗粒，以使金刚石在所述衬底表面形核；以及
生长步骤：采用第二工艺参数组合在所述微波等离子体反应室中产生等离子体轰击所述固态碳化硼颗粒，以在所述衬底表面生成掺硼的金刚石；其中
所述第一工艺参数组合不同于所述第二工艺参数组合。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述形核步骤前，所述方法还包括：
预清洗步骤：采用第三工艺参数组合在所述微波等离子体反应室中产生等离子体，以对所述衬底的表面进行刻蚀，并清除所述固态碳化硼颗粒表面吸附的杂质。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第三工艺参数组合包括：
产生等离子体的反应气体为氢气；
所述氢气的流量为100-1000标准立方厘米每分钟；
所述微波等离子体反应室的气压为1-2千帕；
所述衬底的温度为800-1000摄氏度；以及
所述预清洗步骤的持续时间为5-10分钟。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一工艺参数组合和所述第二工艺参数组合所包含的工艺参数均包括：
产生等离子体的反应气体、所述反应气体的流量、产生等离子体的微波功率、所述微波等离子体反应室的气压、所述衬底的温度以及持续时间；其中
所述第一工艺参数组合和所述第二工艺参数组合所采用的反应气体均为包含氢气、氩气和甲烷的组合气体；
所述第一工艺参数组合中的氢气流量、氩气流量等于所述第二工艺参数组合中的氢气流量、氩气流量；
所述第一工艺参数组合中的甲烷流量大于所述第二工艺参数组合中的甲烷流量；
所述第一工艺参数组合中的微波功率、气压、温度、持续时间均小于所述第二工艺参数组合中的微波功率、气压、温度、持续时间。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一工艺参数组合包括：
产生等离子体的反应气体为包含氢气、氩气和甲烷的组合气体；
所述氢气的流量为100-1000标准立方厘米每分钟；
所述氩气的流量为10-100标准立方厘米每分钟；
所述甲烷的流量为所述氢气的流量的3％-5％；
激发等离子体的微波功率为2500-3500瓦；
所述微波等离子体反应室的气压为8-11.5千帕；
所述衬底的温度为800-850摄氏度；以及
所述形核步骤的持续时间为30-60分钟。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二工艺参数组合包括：
产生等离子体的反应气体为包含氢气、氩气和甲烷的组合气体；
所述氢气的流量为100-1000标准立方厘米每分钟；
所述氩气的流量为10-100标准立方厘米每分钟；
所述甲烷的流量为所述氢气的流量的2.5％-3...
【专利技术属性】
技术研发人员：满卫东，朱长征，龚闯，吴剑波，
申请(专利权)人：上海征世科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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