[發明專利]一種MPCVD生長金剛石過程中防止籽晶漂移的方法及生長方法

在審

• 申請號: 201910942587.0
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110565164A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 黃翀;彭琎;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;C30B25/18
• 代理公司: 43217 長沙楚為知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 陶祥琲

本發明涉及制造金剛石領域，尤其涉及一種MPCVD生長金剛石過程中防止籽晶漂移方法及生長方法。一種MPCVD生長金剛石過程中防止籽晶漂移方法，包括步驟：S10、處理襯底，打磨襯底上表面，使所述襯底上表面粗糙化；S20、將籽晶放在所述襯底上，將放了籽晶的襯底加熱到第一溫度閾值；S30、將加熱處理后的襯底和籽晶放入MPCVD設備中，采用密排方式排列籽晶；S40、準備生長金剛石。本發明提供的一種MPCVD生長金剛石過程中防止籽晶漂移方法，在使用過程中能夠達到以下效果：1、能夠在不對襯底進行額外加工的前提下，有效避免籽晶漂移。2、籽晶采用密排方式排列，間隔的減少，不僅可以避免籽晶漂移，也能在有限面積內放下更多籽晶，同時可以提高籽晶溫度均勻性。

技術領域

本發明涉及制造金剛石領域，尤其涉及一種MPCVD生長金剛石過程中防止籽晶漂移方法及生長方法。

背景技術

由于金剛石具有極高的硬度、熱導率、絕緣性、光透過率，以及耐酸、耐熱、耐輻射等優異的物理、化學性能，被廣泛地應用于工業、科研等各領域。

微波等離子體化學氣相沉積(MPCVD)法是目前合成金剛石的主要方法。其主要特點是等離子體中電子密度高，產生原子H的濃度大，沒有電極污染，能夠在較大壓力下產生穩定的等離子體，生長的金剛石的質量較高。

MPCVD法是通過等離子體在基片臺上的籽晶表面沉積金剛石。籽晶一般放置在鉬托內的鉬片上。為實現批量生產，基片臺上會按照陣列放置多顆籽晶(金剛石單晶片)。但同一批次生長多顆金剛石，首先需要通入氫氣，等離子體起輝后逐步升高氣壓和微波功率，對籽晶表面進行刻蝕，再通入甲烷等工藝氣體實現金剛石生長。但在通入氫氣，起輝升高氣壓和微波功率過程中，籽晶容易發生漂移。籽晶漂移不僅為改變籽晶位置，造成籽晶間溫度不均勻，還會影響金剛石沉積質量。如果籽晶漂移出等離子體籠罩范圍，還會導致無法生長金剛石。

申請號為201810163115.0的專利文獻公開了提高MPCVD制備單晶金剛石穩定性的方法，其承載籽晶的襯底上具有凹槽，其目的不是解決籽晶容易漂移的問題，但是也是本領域中解決籽晶漂移的一種技術手段。

現有技術是在鉬片表面挖槽或在鉬片表面放置有孔洞的鉬片，將籽晶放入凹槽或孔洞內，起到固定的作用。但是有以下問題：

1、籽晶放入鉬片凹槽或孔洞內，生長過程中鉬片邊緣生長金剛石多晶或碳黑會影響金剛石生長質量；2、加工成本較高。鉬片凹槽及有孔洞的鉬片基本只能使用一次；3、加工精度無法保證。如果凹槽內部或孔洞內加工精度、加工質量不一致，會造成籽晶散熱效率不同，影響籽晶溫度均勻性。

因此，本領域亟需發明人在防止籽晶漂移發明進行創新與研究。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種MPCVD生長金剛石過程中防止籽晶漂移方法及生長方法，能夠在生長金剛石開始階段防止籽晶漂移，進而使金剛石成長過程中不會因移動位置影響成長的效果。

為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：

一種MPCVD生長金剛石過程中防止籽晶漂移方法，包括步驟：

S10、處理襯底，打磨襯底上表面，使所述襯底上表面粗糙化；

S20、將籽晶放在所述襯底上，將放了籽晶的襯底加熱到第一溫度閾值；

S30、將加熱處理后的襯底和籽晶放入MPCVD設備中，采用密排方式排列籽晶；

S40、準備生長金剛石。

優選的所述的MPCVD生長金剛石過程中防止籽晶漂移方法，所述襯底為鉬片。

優選的所述的MPCVD生長金剛石過程中防止籽晶漂移方法，所述步驟S10中，所述打磨襯底具體為使用粗砂紙打磨所述襯底，形成相互交叉的若干條劃痕。