[发明专利]一种利用氢等离子体去除在硅衬底上制备的金刚石窗口的表面碳化硅的方法

说明书

本发明公开了一种利用氢等离子体去除在硅衬底上制备的金刚石窗口的表面碳化硅的方法，包括如下步骤：利用丙酮将去除硅衬底的金刚石薄膜窗口材料进行超声清洗；将清洗后的金刚石薄膜窗口含硅杂质的一面向上放置于离子体装置反应腔中的基片台上并对腔体抽真空；待真空度下降到标准真空度后通入氢气；用氢等离子体刻蚀金刚石薄膜窗口，直至碳化硅完全还原成硅；最后用硝酸与氢氟酸腐蚀去除硅。本发明利用氢等离子体将金刚石窗口表面的碳化硅还原成硅并用酸去除，在没有破坏金刚石窗口薄膜的前提下有效去除了残留在金刚石窗口表面的碳化硅等大分子杂质，减少了大分子杂质对金刚石薄膜窗口电子束的干扰和吸收，极大的提升了金刚石窗口的热稳定性。

技术领域

本发明涉及金刚石窗口领域，尤其涉及一种去除利用等离子体化学气相沉积法制备的金刚石窗口表面所含的衬底杂质的方法，具体涉及一种利用氢等离子体去除在硅衬底上制备的金刚石窗口的表面碳化硅的方法。

背景技术

目前化学气相沉积(CVD)金刚石被广泛应用于高能电子束引出窗口领域、高精度光学窗口领域，由于应用于窗口材料的CVD金刚石材料是由同质外延生长得到，在CVD金刚石薄膜的沉积过程中，会有少量衬底材料的元素与碳反应生成一层过渡层，例如碳化硅和碳化钼，在去除掉生长衬底之后，不可避免的在窗口材料的背底表面残留少量衬底材料的成分，这些大分子残留物会极大的阻止高能电子束通过引出窗口，降低窗口材料的电子束透过率，并且造成窗口温度上升，影响其工作性能，残留的过渡层也会影响CVD金刚石薄膜的透明度。但由于金刚石窗口本身的厚度较薄，不能采用机械研磨的方法物理去除，因此，必须找到一种既不破坏CVD金刚石薄膜本身结构的方法去除背底面的大分子残留物。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种利用氢等离子体去除在硅衬底上制备的金刚石窗口的表面碳化硅的方法，该方法有效解决了金刚石薄膜窗口表面残留的碳化硅对窗口性能的影响，对金刚石窗口的制备和应用有着推动意义。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用氢等离子体去除在硅衬底上制备的金刚石窗口的表面碳化硅的方法，包含如下步骤：

第一步，将去除硅衬底的金刚石薄膜窗口进行超声清洗，干燥后待用；

第二步，将第一步清洗后的金刚石薄膜窗口含硅杂质的一面向上放置于等离子体装置反应腔中的基片台上，并对腔室抽真空；

第三步，待真空度下降到标准真空度后通入氢气；

第四步，激发产生氢等离子体，用氢等离子体刻蚀金刚石薄膜窗口，直至碳化硅层完全还原成硅；

第五步，待刻蚀结束后，取出金刚石真空窗口，用硝酸与氢氟酸腐蚀去除硅。

作为上述技术方案的优选，本发明提供的利用氢等离子体去除在硅衬底上制备的金刚石窗口的表面碳化硅的方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：

作为上述技术方案的改进，第一步中，所述超声清洗为分别用乙醇、丙酮进行超声波清洗。乙醇和丙酮的清洗时间都为3min；丙酮是纯度大于99.5％的丙酮。

作为上述技术方案的改进，所述第三步中，标准真空度为1Pa以下。

作为上述技术方案的改进，所述第三步中，氢气流量为120～200sccm。

作为上述技术方案的改进，所述第四步中，氢等离子体源功率为600～1000W,工作气压为10～12kPa。

作为上述技术方案的改进，所述第四步中，处理时间为0.5～1h。

作为上述技术方案的改进，所述第五步中，硝酸与氢氟酸的体积比例为3:1，腐蚀时间2～3min。