【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金刚石生长工艺，尤其涉及一种基于mpcvd的单晶金刚石的拼接生长工艺。
技术介绍
1、金刚石是一种集众多优异性能于一身的晶体材料，包括极高的硬度、超高的热导率、优良的绝缘性和化学稳定性等。这些优异的材料性质使得金刚石成为精密加工、电子器件散热、光学窗口等应用领域中的理想材料。然而人造单晶金刚石的生长尺寸和品质一直是限制其大规模工业应用的瓶颈问题之一。制备大尺寸单晶金刚石晶片的主要方法有异质外延、三维生长、拼接生长等，其中拼接生长是目前所有制备途径中最常用的方法。拼接生长即通过多个小面积的常规单晶金刚石籽晶紧密排列，在上方沉积生长为一片大面积的单晶金刚石，来实现大尺寸单晶的制备。这种方法能够制备英寸级单晶金刚石晶片，但其中最大的问题即为较难处理的拼接接缝区域，接缝处富集位错、多晶、界面、微裂纹等众多形式的缺陷，导致力学强度、光学透过性、电学性能等受到影响，限制了大尺寸拼接金刚石的先进应用。
技术实现思路
1、本专利技术主要解决的技术问题是提供一种基于mpcvd的单晶金刚石的拼接生长工艺，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：一种基于mpcvd的单晶金刚石的拼接生长工艺，其创新点在于：包括如下步骤：
3、1)单晶金刚石籽晶打磨：首先通过激光将单晶金刚石籽晶切割成尺寸一致的四棱台状，再将切割完成的单晶金刚石籽晶的所有表面进行打磨处理，使得单晶金刚石籽晶的每一个表面的光洁度一致；
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5、3)预处理：抽真空完成后，向金刚石生长腔内通入氢气并打开微波发生器产生等离子体，随着氢气的通入逐步提高金刚石生长腔内的压力同时逐步提高微波功率，直至腔内压力达到120mbar、微波功率1500w、单晶金刚石籽晶温度1000-1100℃；再向腔内通过氧气和氩气，直至氧气占腔内气体总体积的2％-5％，氩气占腔内气体总体积的15％-30％，同时保持单晶金刚石籽晶的温度，对单晶金刚石籽晶的表面进行刻蚀处理，得到刻蚀处理后的单晶金刚石籽晶；
6、4)重新将腔内抽成真空；
7、5)再次完成抽真空后，向腔内通入甲烷和氮气，甲烷占腔内总气体体积的5％-6％，氮气占反应舱内总气体体积的0.01％-0.02％，促进金刚石籽晶边缘横向生长连接，然后提高甲烷含量进行金刚石垂直生长，完成mpcvd单晶金刚石拼接生长。
8、在一些实施方式中，步骤2)中的真空度小于5×10-5mbar。
9、在一些实施方式中，步骤4)中的真空度小于4×10-5mbar。
10、在一些实施方式中，步骤4)中提高甲烷含量至占腔内总气体体积的15％-18％进行金刚石垂直生长。
11、在一些实施方式中，步骤3)中保持单晶金刚石籽晶的温度在1000℃以上。
12、在一些实施方式中，步骤3)中刻蚀处理时长2h-3h。
13、本专利技术的有益效果是：本技术方案通过生长前的特殊预刻蚀工艺强烈刻蚀单晶金刚石籽晶四周边缘，形成刻蚀微观台阶形貌区域，为拼接金刚石接缝处提供有利生长条件，提高接缝处生长品质；同时通过生长初期低甲烷、高氮气的生长条件促进单晶金刚石横向外延，使得拼接金刚石接缝处能够快速连接。
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1.一种基于MPCVD的单晶金刚石的拼接生长工艺，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于MPCVD的单晶金刚石的拼接生长工艺，其特征在于：步骤2)中的真空度小于5×10-5mbar。
3.根据权利要求1所述的一种基于MPCVD的单晶金刚石的拼接生长工艺，其特征在于：步骤4)中的真空度小于4×10-5mbar。
4.根据权利要求1所述的一种基于MPCVD的单晶金刚石的拼接生长工艺，其特征在于：步骤4)中提高甲烷含量至占腔内总气体体积的15％-18％进行金刚石垂直生长。
5.根据权利要求1所述的一种基于MPCVD的单晶金刚石的拼接生长工艺，其特征在于：步骤3)中保持单晶金刚石籽晶的温度在1000℃以上。
6.根据权利要求1所述的一种基于MPCVD的单晶金刚石的拼接生长工艺，其特征在于：步骤3)中刻蚀处理时长2h-3h。
【技术特征摘要】
1.一种基于mpcvd的单晶金刚石的拼接生长工艺，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于mpcvd的单晶金刚石的拼接生长工艺，其特征在于：步骤2)中的真空度小于5×10-5mbar。
3.根据权利要求1所述的一种基于mpcvd的单晶金刚石的拼接生长工艺，其特征在于：步骤4)中的真空度小于4×10-5mbar。
4.根据权利要求1所述的一种基于m...
【专利技术属性】
技术研发人员：张新峰，吴志亮，缪勇，周磊峰，
申请(专利权)人：江苏卓远半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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