[发明专利]一种微波CVD法控制多晶金刚石晶粒尺寸的生长方法

权利要求书

1.一种微波CVD法控制多晶金刚石晶粒尺寸的生长方法，其特征在于，步骤包括：在沉积过程中，设有N组时间段，并在第一组时间段之后的每一组时间段内连续地通入不同体积比的混合气体；所述混合气体包括气态烷烃和氧气；

随着时间段的增加，在第N组时间段后通入的所述混合气体中的每一个气体的体积比均高于在第N-1组时间段后通入的相应气体的体积比；且

在第N组时间段后，基于所述混合气体中每一个气体的体积比持续通入所述混合气体，直至生长结束；

其中，N为整数且大于1。

2.根据权利要求1所述的一种微波CVD法控制多晶金刚石晶粒尺寸的生长方法，其特征在于，第一组时间段的时间不大于其后任一组时间段的时间。

3.根据权利要求1或2所述的一种微波CVD法控制多晶金刚石晶粒尺寸的生长方法，其特征在于，所述混合气体包括甲烷和氧气。

4.根据权利要求3所述的一种微波CVD法控制多晶金刚石晶粒尺寸的生长方法，其特征在于，在第一组时间段之后的每一组时间段内一直按照设定好的体积比持续地通入所述甲烷和所述氧气。

5.根据权利要求4所述的一种微波CVD法控制多晶金刚石晶粒尺寸的生长方法，其特征在于，在第一组时间段之后的任一组时间段内通入所述甲烷的体积比大于通入所述氧气的体积比。

6.根据权利要求4或5所述的一种微波CVD法控制多晶金刚石晶粒尺寸的生长方法，其特征在于，在第一组时间段沉积时，衬底温度为800-1000℃；并通入的气体分别为所述甲烷和氮氢混合气体；其中，所述甲烷体积比为2%；所述氮氢混合气体的体积比为0-0.2%。

7.根据权利要求6所述的一种微波CVD法控制多晶金刚石晶粒尺寸的生长方法，其特征在于，从第二组时间段到沉积过程完成，通入所述甲烷体积比为2-4%。

8.根据权利要求6所述的一种微波CVD法控制多晶金刚石晶粒尺寸的生长方法，其特征在于，从第二组时间段到沉积过程完成，通入所述氧气体积比为0-2%。

9.根据权利要求7或8所述的一种微波CVD法控制多晶金刚石晶粒尺寸的生长方法，其特征在于，所述甲烷、所述氧气和所述氮氢混合气体的纯度均大于5N；且所述氮氢混合气体中的氢气和氮气的体积比为99：1。

10.根据权利要求1-2、4-5、7-8任一项所述的一种微波CVD法控制多晶金刚石晶粒尺寸的生长方法，其特征在于，N为3。

11.根据权利要求10所述的一种微波CVD法控制多晶金刚石晶粒尺寸的生长方法，其特征在于，第一组时间段的时长为10-50h；

第二组时间段的时长为20-100h；

第三组时间段的时长为20-100h。

12.根据权利要求1-2、4-5、7-8、11任一项所述的一种微波CVD法控制多晶金刚石晶粒尺寸的生长方法，其特征在于，在沉积过程之前还包括在预处理后的衬底表面上进行金刚石形核；其中，

当预处理后衬底材料的温度为750-900℃时开始进行形核，且金刚石形核时间为30-60min；并衬底材料为单晶硅、钼或钨的任一种。