一种脉冲正偏压增强CVD金刚石异质外延形核的方法技术

本发明专利技术公开了一种脉冲正偏压增强CVD金刚石异质外延形核的方法，属于CVD法异质外延单晶金刚石技术领域。首先将承载样品的钼托放置于CVD腔体中央的水冷台上，直流脉冲电源正极通过导线接到CVD设备天线上，直流脉冲电源的另一电极通过导线连接到CVD腔体外壳上并接地；然后将用于外延的异质衬底置于钼托中心位置，抽真空；通入氢气，打开微波电源，逐渐增加功率并调节气压；通入甲烷，打开脉冲偏压电源，进行增强形核。本发明专利技术利用直流脉冲电源通过非连续的脉冲方式来轰击基体表面，达到热均衡补偿效果；同时对基体施加脉冲正偏压，实现了在绝缘异质衬底上高密度外延形核的效果，对于大尺寸单晶金刚石的异质外延生长与应用具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种脉冲正偏压增强cvd金刚石异质外延形核的方法，属于cvd法异质外延单晶金刚石。

技术介绍

1、金刚石作为典型的超宽禁带半导体，具有比传统半导体更优异的热学、电学性能。同时，单晶金刚石由于不存在晶界，载流子迁移率以及电荷收集效率大大提高，相比于多晶金刚石来说，在探测器以及功率器件等领域潜力巨大。由于设备以及工艺的突破，多晶金刚石尺寸可达200~300 mm，在热沉、微波窗口、耐磨涂层等方面基本可以满足应用要求。然而大尺寸天然单晶金刚石极其稀少且价格昂贵，单晶金刚石成为半导体材料急需解决的技术问题就是如何制备大尺寸高质量的单晶金刚石。

2、制备大尺寸高质量单晶金刚石的主要途径有三维生长、拼接生长、异质外延生长等。三维生长法虽然可以复制晶体结构来获得高质量的外延层，但受限于晶种尺寸，难以满足半导体器件对其尺寸的要求。拼接法生长和异质外延生长法是目前最常用的制备方法。其中拼接法克服了晶种尺寸的限制，但在拼接缝处存在界面位错、多晶和缺陷等问题，影响外延单晶金刚石质量，限制了大尺寸拼接金刚石在半导体方面的先进应用。而异质外延生长工艺是指在本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种脉冲正偏压增强CVD金刚石异质外延形核的方法，其特征在于包括下列步骤：首先将承载样品的钼托放置于CVD腔体中央的水冷台上，直流脉冲电源正极通过导线接到CVD设备天线上，直流脉冲电源的另一电极通过导线连接到CVD腔体外壳上并接地；然后将用于外延的异质衬底置于钼托中心位置，抽真空；接着通入氢气，打开微波电源，逐渐增加功率并调节气压直至温度达到600~800℃；最后控制甲烷浓度，打开脉冲偏压电源进行增强形核，设置偏压参数为：脉冲电压为100~1000 V，脉冲占空比为10%~85%，从而得到高密度外延形核的异质衬底。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲正偏压增强CVD金刚石异...

【技术特征摘要】

1.一种脉冲正偏压增强cvd金刚石异质外延形核的方法，其特征在于包括下列步骤：首先将承载样品的钼托放置于cvd腔体中央的水冷台上，直流脉冲电源正极通过导线接到cvd设备天线上，直流脉冲电源的另一电极通过导线连接到cvd腔体外壳上并接地；然后将用于外延的异质衬底置于钼托中心位置，抽真空；接着通入氢气，打开微波电源，逐渐增加功率并调节气压直至温度达到600~800℃；最后控制甲烷浓度，打开脉冲偏压电源进行增强形核，设置偏压参数为：脉冲电压为100~1000 v，脉冲占空比为10%~85%，从而得到高密度外延形核的异质衬底。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲正偏压增强cvd金刚石异质外延形核的方法，其特征在于包括下列步骤：

3.根据权利要求2所述的一种脉冲正偏压增强cvd金刚石异质外延形核的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，承载样品的钼托的厚度在1~5 mm。

4.根据权利要求2所述的一种脉冲正偏压增强cvd金刚石异质外延形核的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，用于外延的异质衬底为si、c-bn、sic或ir基复合衬底。

【专利技术属性】
技术研发人员：周兵，李俊峰，刘竹波，于盛旺，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：