一种TM多模微波等离子体化学气相沉积装置制造方法及图纸

一种TM多模微波等离子体化学气相沉积装置，属于微波等离子体法化学气相沉积领域，具体涉及。包括：微波电源、矩形波导、三销钉调配器、短路活塞、同轴线模式转换器、环形石英窗、非圆柱形微波谐振腔、测温窗口、观察窗口、进气口、排气口、冷却水口、沉积台、可升降式衬底台调谐结构、偏压电极。非圆柱形微波谐振腔上部圆柱结构直径较小，用于产生TM01模；下部圆柱结构直径较大，用于产生TM02模。TM01和TM02模在衬底处叠加，激发大面积、均匀等离子体。腔室侧面采用了斜面结构，使得微波在衬底处聚焦，增强了衬底表面的电场。相较于典型TM01或TM02单模装置的2英寸有效沉积面积，本多模装置可实现更大尺寸的等离子体放电，可将有效沉积面积拓广至4英寸。

【技术实现步骤摘要】

专利技术属于微波等离子体法化学气相沉积，具体涉及一种tm多模微波等离子体化学气相沉积装置。

技术介绍

0、技术背景

1、微波等离子体化学气相沉积(microwave plasma chemical vapor deposition，mpcvd)法制备的金刚石膜具有优异的光学、电学、力学和热学性能，使其在传统和新兴行业中都具有广泛的应用前景。根据使用微波源的频率，可以将mpcvd装置分为915mhz和2.45ghz装置。目前2.45ghz装置制备的多晶金刚石膜典型尺寸为难以达到大尺寸窗口、散热器的应用要求。同时，915mhz装置制备的多晶金刚石薄膜的尺寸已达到能够满足大尺寸热沉、红外和微波窗口等应用的要求。然而，915mhz装置造价昂贵，设备成本是同类型2.45ghz装置的10倍以上，这严重限制了大尺寸金刚石膜在上述领域中的大规模应用。

2、另一方面，为了发挥金刚石在紫外探测器、辐照探测器和场效应晶体管等关键领域的应用优势，需要英寸级大尺寸单晶金刚石。异质外延生长是一种制备高质量大尺寸单晶金刚石的有效技术。在异质外延单晶金刚石生长过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种TM多模微波等离子体化学气相沉积装置，包括2.45GHz微波电源、矩形波导、三销钉调配器、短路活塞、同轴线模式转换器、环形石英窗、非圆柱形微波谐振腔、测温窗口、观察窗口、进气口、排气口、冷却水口、沉积台、可升降式衬底台调谐结构、偏压电极，其特征在于：

2.如权利要求1所述的TM多模微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述的非圆柱形微波谐振腔为不锈钢材质，由两个不同直径的圆柱体构成；上部圆柱直径较小，用于在微波谐振腔产生TM01模；下部圆柱直径较大，用于在微波谐振腔产生TM02模；两个圆柱的直径比用以满足产生多种谐振模式的要求；TM01/TM02多模混合不仅可以增...

【技术特征摘要】

1.一种tm多模微波等离子体化学气相沉积装置，包括2.45ghz微波电源、矩形波导、三销钉调配器、短路活塞、同轴线模式转换器、环形石英窗、非圆柱形微波谐振腔、测温窗口、观察窗口、进气口、排气口、冷却水口、沉积台、可升降式衬底台调谐结构、偏压电极，其特征在于：

2.如权利要求1所述的tm多模微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述的非圆柱形微波谐振腔为不锈钢材质，由两个不同直径的圆柱体构成；上部圆柱直径较小，用于在微波谐振腔产生tm01模；下部圆柱直径较大，用于在微波谐振腔产生tm02模；两个圆柱的直径比用以满足产生多种谐振模式的要求；tm01/tm02多模混合不仅可以增强微波电场和提升等离子体密度，而且可使等离子体在大尺寸衬底表面上方分布更加均匀。

3.如权利要求1所述的tm多模微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述的非圆柱形微波谐振腔上方设有4个进气口，在沉积台径向中心位置沿轴向方向设有6个排气口，保证金刚石生长过程中反应气体在腔室内分布的均匀性。

4.如权利要求1所述的tm多模微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述的非圆柱形微波谐振腔上方中间处设有1个钨制偏压电极，用于在异质外延单晶金刚石生长过程中提供偏压电场，增强金刚石形核。

5.如权利要求1所述的tm多模微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述的非圆柱形微波谐振腔为不锈钢材质，通过同轴线模式转换器与矩形波导相连。

6.如权利要求1所述的tm多模微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述的环形石英窗安置于沉积台下方，远离等离子体区域，避免了等离子对石英介质窗口的刻蚀。

7.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成明，杨志亮，郭之健，刘宇晨，魏俊俊，陈良贤，刘金龙，张建军，欧阳晓平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：