[實用新型]一種用于降低CVD合成金剛石雜質含量的裝置

有效

• 申請號: 201822137080.1
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN209468524U
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 黃翀;彭國令
• 申請（專利權）人: 長沙新材料產業研究院有限公司
• 主分類號: C30B29/04
• 分類號: C30B29/04;C30B25/00;C23C16/27;C01B32/26
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本實用新型提供一種用于降低CVD合成金剛石雜質含量的裝置，包括基板臺與以及設在基板臺頂部的襯底，襯底的頂部設有能夠安置金剛石籽晶的鍍層，鍍層由多晶金剛石制成。由于襯底表面沉積多晶金剛石膜，阻擋了金剛石籽晶與異質襯底的接觸，有效的隔離了襯底雜質原子，提高單晶金剛石的合成質量；由于襯底表面設置多晶金剛石材質的鍍層，增加了襯底表面的粗糙度，因此對于金剛石籽晶的位置固定，具有顯著的作用，可以最大化的利用有限空間，盡可能的合成多顆單晶金剛石，降低成本；由于多晶金剛石材質的鍍層的熱導率很高，增加了金剛石籽晶之間的溫度均勻性，更利于單晶金剛石長時間的穩定生長。本實用新型應用于金剛石合成設備領域。

技術領域

本實用新型涉及金剛石合成設備領域，尤其涉及一種用于降低CVD合成金剛石雜質含量的裝置。

背景技術

金剛石由于具有極其優異的物理化學性質，引起了大家的關注。但天然金剛石儲量有限，于是人們開發出多種人工合成金剛石方法，如高溫高壓法(HPHT)、熱絲化學氣相沉積法(HJCVD)、微波等離子體化學氣相沉積法(MPCVD)。其中微波等離子體化學氣相沉積法(MPCVD)合成金剛石法由于沒有雜質的引入，是合成出高質量、大面積的金剛石的最有效的方法。微波等離子體化學氣相沉積法(Microwave plasma chemical vapor deposition)合成金剛石的示意圖如圖1所示。

MPCVD法合成金剛石的質量與多種因素有關，包括碳源濃度，氣體流量大小，溫度，基板臺高度，微波功率，合成溫度，合成溫度對于合成金剛石質量具有極大地關系。然而在合成金剛石的過程中，為了得到高質量的金剛石，總是避免雜質的引入。而雜質原子的主要來源為：腔體的本身真空度、腔體泄露、合成氣體不純、合成腔體的內壁、襯底刻蝕等。為了避免腔體本身真空及腔體泄露導致的雜質原子引入，目前主要通過提高真空泵的能力及腔體鏈接處的密封設計來實現，如刀口設計及無氧銅的密封；對于合成氣體不純的問題，采用增加氣體純化器，氣體純化器的加入，提高了氣體源的純度，可以有效避免氣源的雜質含量；對于合成腔體的內壁刻蝕的問題，通過改變腔體設計，使內壁遠離等離子體等方法降低雜質原子對金剛石的污染。而對于襯底的材料選擇及處理上，仍然以低熱膨脹系數、高溫強度、低蒸氣壓、高導熱率、高熔點的金屬材料為主，用來冷卻金剛石籽晶的溫度。

在上述現有的技術方案中，均是通過控制其他雜質原子引入方式的處理，提高金剛石的質量。但是對于襯底雜質原子，均未作相應的預防措施。

實用新型內容

針對現有技術中無法解決襯底雜質原子降低金剛石合成質量的問題，本實用新型提供一種用于降低CVD合成金剛石雜質含量的裝置，有效的降低了襯底雜質原子對金剛石合成質量的影響。

為了實現上述發明目的，本實用新型采用的技術方案是：一種用于降低CVD合成金剛石雜質含量的裝置，包括基板臺與以及設在基板臺頂部的襯底，所述襯底的頂部設有能夠安置金剛石籽晶的鍍層，所述鍍層由多晶金剛石制成。

作為上述技術方案的進一步改進，所述鍍層的厚度為0.1～1000微米，進一步優選為1～100微米，更進一步優選為45～55微米。

作為上述技術方案的進一步改進，所述鍍層上設有若干能夠安置金剛石籽晶的凹孔，所述凹孔貫穿鍍膜。

作為上述技術方案的進一步改進，所述基板臺的頂部設有若干導熱棒，所述襯底通過導熱棒支撐設在基板臺上，所述導熱棒的截面為多邊形結構。

作為上述技術方案的進一步改進，各導熱棒的長度相等，若干導熱棒在基板臺的頂部構成幾何對稱的結構。

作為上述技術方案的進一步改進，所述導熱棒由鉬或鎢或陶瓷制成。

作為上述技術方案的進一步改進，所述基板臺上設有散熱結構。