【技术实现步骤摘要】
本申请实施例涉及半导体，尤其涉及一种大尺寸金刚石膜制备方法。
技术介绍
1、金刚石具有优异的机械性能、热学性能、光学性能、声学性能、电学性能及化学惰性，是一种全方位的不可替代的极端性能材料。随着科学技术的不断进步，金刚石其他独特的性能得到不断的开发利用，在超高导热材料、高透率光学窗口、半导体器件等领域均显现出了巨大的应用前景，甚至成为引领部分应用领域变革性发展的核心材料。cvd法是另一种重要的人造金刚石合成技术。该方法在较低的压力和相对较低的温度下进行，通过让含有碳源的气体（如甲烷）在含氢气氛和特定催化条件下与衬底反应，生长出金刚石薄膜或单晶金刚石。目前，常用的人造金刚石合成方法主要有微波等离子化学气相沉积法（mpcvd），mpcvd法具有等离子体能量密度高、杂质含量低、可控性好等优点，但其应用于制备大尺寸金刚石膜时，导致制备出的金刚石膜均一性性差，边缘与中心位置应力差大，易碎裂且制备周期过长。
2、因此，亟需一种新的技术手段解决上述问题。
技术实现思路
1、本公开的实施例提供一种大尺寸金刚石膜制备方法，旨在提升大尺寸金刚石膜制备工艺，提高大尺寸金刚石的生产效率。
2、为达到上述目的，本公开的实施例采用如下技术方案：
3、一方面，提供一种大尺寸金刚石膜制备方法。制备方法包括s1：设置超长热丝的张紧装置；s2：对样品进行预处理；s3：将s2处理后的样品置于样品托盘上，将样品托盘（石墨托盘或氧化铝陶瓷托盘）放入反应室内的样品台上，样品与热丝之间的距离
4、本申请公开的一些实施例所提供的大尺寸金刚石膜制备方法，通过在热丝上设置张紧装置，保证超长热丝在生产过程中不发生断裂和塌陷，改变样品在不同阶段下与热丝的距离、反应室内甲烷、氢气、氩气的通入量和电流值，达到真空下高温加热过程中热丝的良好稳定性，以制备大尺寸金刚石膜的效果。
5、在一些实施例中，对样品进行预处理包括：使用金刚石粉打磨样品15-40分钟后将样品置入无水乙醇进行超声清洗至样品表面洁净，得到s2预处理完成的样品。
6、在一些实施例中，张紧装置包括：高温弹簧、热丝夹片、配重吊坠；高温弹簧材质为631不锈钢，伸缩量为40-90mm。热丝夹片用于固定热丝与弹簧，配重吊坠包括至少2个等重砝码，至少两个等重砝码沿着重力方向串联相连。
7、在一些实施例中，热丝的长度为350~450mm，热丝cvd设备还包括钼棒和多个拉簧，热丝具有第一端和第二端，其中，第一端与一个拉簧的一端相连，拉簧的另一端固定在反应室内；热丝中间靠近拉簧的一部分抵接于第一钼棒上方，远离拉簧的一部分抵接于第二钼棒上方；吊坠挂设于热丝上，且位于第一钼棒靠近第一端一侧；第一钼棒和第二钼棒之间的长度为300~400mm。
8、在一些实施例中，通过对反应室执行抽真空处理，改变反应室通入甲烷、氢气、氩气的流量、改变样品台与热丝间距及热丝温度，从而制得大尺寸金刚石膜。
9、在一些实施例中，进行金刚石薄膜沉积具体包括：
10、s401：对反应室执行抽真空处理，持续向反应室以20sccm的速率通入甲烷、以500sccm的速率通入氢气，待反应室内压强至2000pa时，升高电流数值直至电流数值达到270a；电流以每分钟10a的速率先上升至150a，再调整为以每分钟5a的速率上升至270a；
11、s402：持续向反应室内以12sccm的速率通入甲烷、以300sccm的速率通入氢气、以200sccm的速率通入氩气直至电流数值达到360a；电流以每分钟10a的速率由270a上升至360a；
12、s403：升高样品台15mm，样品台与热丝间距13mm，持续20分钟向反应室内以15sccm的速率通入甲烷、以300sccm的速率通入氢气、以200sccm的速率通入氩气；
13、s404：降低样品台5mm，样品台与热丝间距18mm，持续至少72小时向反应室内以12sccm的速率通入甲烷，以300sccm的速率通入氢气、以200sccm的速率通入氩气从而制得大尺寸金刚石膜。
14、在一些实施例中，s4还包括：
15、s405：将电流从360a以每分钟1a的速率匀速减至0a。
16、在一些实施例中，样品p型导电掺杂的（111）表面的单晶硅衬底。
17、在一些实施例中，吊坠为片状。
18、可以理解地，本申请公开的上述实施例提供的热丝固定装置结构，其所能达到的有益效果可参考上文中大尺寸金刚石膜制备方法的有益效果，此处不再赘述。
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1.一种大尺寸金刚石膜制备方法，其特征在于，所述方法应用于热丝CVD设备，所述热丝CVD设备具有反应室和位于所述反应室内的热丝和样品台，以样品为基底，在所述样品表面沉积所述大尺寸金刚石膜，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的大尺寸金刚石膜制备方法，其特征在于，S2中对所述样品进行预处理包括：
3.根据权利要求1所述的大尺寸金刚石膜制备方法，其特征在于，所述张紧装置包括：高温弹簧、热丝夹片、配重吊坠；所述高温弹簧材质为631不锈钢，伸缩量为40-90mm，所述热丝夹片用于固定热丝与弹簧，所述配重吊坠包括至少2个等重砝码，所述至少两个等重砝码沿着重力方向串联相连。
4.根据权利要求1所述的大尺寸金刚石膜制备方法，其特征在于，所述热丝的长度为350~450mm，所述热丝CVD设备还包括钼棒和多个拉簧，所述热丝具有第一端和第二端，其中，所述第一端与一个所述拉簧的一端相连，拉簧的另一端固定在所述反应室内；所述热丝中间靠近所述拉簧的一部分抵接于第一钼棒上方，远离拉簧的一部分抵接于第二钼棒上方；所述吊坠挂设于所述热丝上，且位于第一钼棒靠近所述第一
5.根据权利要求1~4任一项所述的大尺寸金刚石膜制备方法，其特征在于，所述S4中所述进行金刚石薄膜沉积包括：
6.根据权利要求5所述的大尺寸金刚石膜制备方法，其特征在于，所述S4中所述进行金刚石薄膜沉积具体包括：
7.根据权利要求6所述的大尺寸金刚石膜制备方法，其特征在于，所述S4还包括：
8.根据权利要求1所述的大尺寸金刚石膜制备方法，其特征在于，所述样品为P型导电掺杂的（111）表面的单晶硅衬底。
9.根据权利要求1所述的大尺寸金刚石膜制备方法，其特征在于，所述吊坠为片状。
...【技术特征摘要】
1.一种大尺寸金刚石膜制备方法，其特征在于，所述方法应用于热丝cvd设备，所述热丝cvd设备具有反应室和位于所述反应室内的热丝和样品台，以样品为基底，在所述样品表面沉积所述大尺寸金刚石膜，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的大尺寸金刚石膜制备方法，其特征在于，s2中对所述样品进行预处理包括：
3.根据权利要求1所述的大尺寸金刚石膜制备方法，其特征在于，所述张紧装置包括：高温弹簧、热丝夹片、配重吊坠；所述高温弹簧材质为631不锈钢，伸缩量为40-90mm，所述热丝夹片用于固定热丝与弹簧，所述配重吊坠包括至少2个等重砝码，所述至少两个等重砝码沿着重力方向串联相连。
4.根据权利要求1所述的大尺寸金刚石膜制备方法，其特征在于，所述热丝的长度为350~450mm，所述热丝cvd设备还包括钼棒和多个拉簧，所述热丝具有第一端和第二端，其中，所述第一端与一个...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥鹏，吴煦，吴向方，赵昱皓，金洪臣，
申请(专利权)人：晶源半导体材料科技沈阳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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