[发明专利]基于复合结构样品台提高金刚石异质外延大尺寸形核均匀性的方法

权利要求书

1.基于复合结构样品台提高金刚石异质外延大尺寸形核均匀性的方法，其特征在于该提高金刚石异质外延大尺寸形核均匀性的方法按照以下步骤实现：

一、设备抽气：

将复合结构样品台(1)放置在MPCVD设备的水冷台中心位置，再将异质衬底放置在复合结构样品台的中心位置，关闭CVD腔体盖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，完成设备抽气；

二、升温过程：

a、控制氢气流量为200～400sccm和CVD腔体内气压5～10Torr，设置微波功率为500～1000W，启动微波发生器，激发气体电离和解离，获得微波等离子体；

b、逐渐升高CVD腔体内气压和微波功率；

c、随着CVD腔体内气压达到10～100Torr，通过测温装置测量异质衬底表面温度；

d、待达到所需气压和功率后，调节复合结构样品台(1)内部气腔的气压，保证复合结构样品台(1)的气腔(2)内气压低于CVD腔体内气压，异质衬底的温度达到600-900℃；

三、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，进行等离子体预处理；

g、直流偏压电源的正极连接腔体并接地，直流偏压电源的负极连接复合结构样品台(1)，开启直流偏压电源，设置偏压大小为-250～-350V，进行偏压增强形核；

h、形核后关闭偏压电源，停止偏压增强形核过程；

四、生长过程及结束：

i、降低甲烷浓度，开始进行金刚石外延生长，直至沉积生长结束；

j、降低气压和功率，停止微波，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740～750Torr后，打开腔体，完成基于复合结构样品台提高金刚石异质外延大尺寸形核生长均匀性的方法；

其中复合结构样品台(1)为上小下大的阶梯圆台形，复合结构样品台(1)共有3～4层，在复合结构样品台(1)的底部开有气腔(2)。

2.根据权利要求1所述的基于复合结构样品台提高金刚石异质外延大尺寸形核均匀性的方法，其特征在于复合结构样品台(1)的整体高度为8～14mm。

3.根据权利要求1所述的基于复合结构样品台提高金刚石异质外延大尺寸形核均匀性的方法，其特征在于复合结构样品台(1)共有3层，由下至上各层的厚度依次为7mm，2mm和2mm。

4.根据权利要求1所述的基于复合结构样品台提高金刚石异质外延大尺寸形核均匀性的方法，其特征在于复合结构样品台(1)的材质为金属Mo。

5.根据权利要求1所述的基于复合结构样品台提高金刚石异质外延大尺寸形核均匀性的方法，其特征在于异质衬底为Ir/MgO复合衬底，异质衬底的直径为2英寸，厚度为0.5mm。

6.根据权利要求1所述的基于复合结构样品台提高金刚石异质外延大尺寸形核均匀性的方法，其特征在于步骤f中通入甲烷气体流量为10～15sccm，控制甲烷气体体积分数为4～8％，进行等离子体预处理。

7.根据权利要求1所述的基于复合结构样品台提高金刚石异质外延大尺寸形核均匀性的方法，其特征在于步骤g设置偏压大小为-260～-320V，维持时间为40～70min。

8.根据权利要求7所述的基于复合结构样品台提高金刚石异质外延大尺寸形核均匀性的方法，其特征在于步骤g设置偏压大小为-290V，维持时间为50～70min。

9.根据权利要求1所述的基于复合结构样品台提高金刚石异质外延大尺寸形核均匀性的方法，其特征在于步骤i控制甲烷流量为2sccm，使甲烷气体体积分数为0.8％～2％。