[发明专利]基于射频电源施加偏压以增强CVD金刚石异质外延形核的方法

权利要求书

1.基于射频电源施加偏压以增强CVD金刚石异质外延形核的方法，其特征在于该异质外延形核的方法按照以下步骤实现：

一、连接射频电源：

将底部开有凹槽腔的样品托放置于CVD腔体内的水冷台上，射频电源的一电极通过导线连接到CVD腔体外壳上并接地，射频电源的另一电极通过导线经水冷台连接到样品托上，完成射频电源的连接；

二、设备抽气：

将异质衬底放置在样品托中心位置，抽气气路的一端穿过水冷台与样品托的凹槽腔相连通，抽气气路的另一端与真空泵相连，关闭CVD腔体后进行腔体的抽真空，开启真空泵，打开气路阀门，使CVD腔体内真空度达到5.0×10^-7～5.0×10^-6Torr，样品托的气路气压为1～10Torr，完成设备抽气；

三、升温过程：

a、控制氢气流量为200～400sccm和CVD腔体内气压5～10Torr，启动微波发生器，激活等离子体；

b、逐渐升高CVD腔体内气压、微波发生器功率和异质衬底温度；

c、随着CVD腔体内气压达到30～500Torr，不断通过测温计测量异质衬底表面温度；

d、调节样品托内部气压，保证样品托气压低于CVD腔体内气压，异质衬底的温度达到600-1500℃；

四、偏压增强形核过程：

e、通过H等离子体对异质衬底进行刻蚀清洗处理；

f、通入甲烷气体，控制甲烷气体浓度；

g、开启射频电源，进行偏压增强形核；

h、关闭射频电源，停止偏压增强形核过程；

五、生长过程及结束：

i、改变甲烷浓度，开始进行金刚石气相外延生长，实时测得异质衬底温度，当异质衬底温度变化时，对样品托气路气压进行调节，以保持样品温度稳定，直至沉积生长结束；

j、降低气压和功率，CVD腔体抽真空，使CVD腔体内真空度达到5.0×10^-7～5.0×10^-6Torr；

k、放气使CVD腔体内气压到达1atm后，打开腔体，完成基于射频电源施加偏压以增强CVD金刚石异质外延形核的方法；

步骤四中步骤g控制射频电源的功率为200～1000W，射频电源频率为13.56MHz。

2.根据权利要求1所述的基于射频电源施加偏压以增强CVD金刚石异质外延形核的方法，其特征在于步骤二中异质衬底的材质为Ir/MgO、Ir/SrTiO₃、Ir/SrTiO₃/Si或Ir/YSZ/Si,Si,SiC。

3.根据权利要求1所述的基于射频电源施加偏压以增强CVD金刚石异质外延形核的方法，其特征在于步骤三中步骤a设定氢气流量为200～250sccm，CVD腔体内气压为10Torr。

4.根据权利要求1所述的基于射频电源施加偏压以增强CVD金刚石异质外延形核的方法，其特征在于步骤三中步骤b中以0.5～5Torr/s的速率升高气压，100～1000W/min的速率升高微波功率。

5.根据权利要求1所述的基于射频电源施加偏压以增强CVD金刚石异质外延形核的方法，其特征在于步骤三中步骤d中样品托内部气压抽真空至10～100Torr。

6.根据权利要求1所述的基于射频电源施加偏压以增强CVD金刚石异质外延形核的方法，其特征在于步骤三中步骤d异质衬底的温度为650℃～800℃。

7.根据权利要求1所述的基于射频电源施加偏压以增强CVD金刚石异质外延形核的方法，其特征在于步骤四中刻蚀处理的时间为10～30min。

8.根据权利要求1所述的基于射频电源施加偏压以增强CVD金刚石异质外延形核的方法，其特征在于步骤四中步骤f通入甲烷气体的流量为10～50sccm，使甲烷气体的体积分数为5％～8％，维持时间为1～5min。

9.根据权利要求1所述的基于射频电源施加偏压以增强CVD金刚石异质外延形核的方法，其特征在于步骤五中步骤i中控制甲烷流量为2～4sccm，开始进行金刚石气相外延生长。