[发明专利]一种适用于金刚石生长的基片台及其使用方法

说明书

本发明涉及适用于金刚石生长的基片台，包括：水冷基座、基片托、限位环、限高环和定位升降连接件，基片托设置在水冷基座上；限位环设置于水冷基座上，且环绕着基片托；限高环同轴布置在限位环的上方，限位环与限高环通过多个定位升降连接件相连；限高环比基片托上所放置的基片的生长面高。控制限高环的上表面与基片生长面的距离，减小金刚石在生长的过程中，边缘区域的生长状态与其他区域生长状态的差异，促进金刚石厚单晶和多晶金刚石厚膜的生长，提高金刚石批量生长及大面积沉积的生产进度。

技术领域

本发明涉及金刚石生长领域，具体涉及一种适用于金刚石生长的基片台及其使用方法。

背景技术

金刚石优良的物理化学性能使其受到众多领域的关注，在众多生长金刚石的技术方法当中，微波等离子体化学气相沉积(Microwave plasma chemical Vapor deposition，MPCVD)技术被认为是生长高质量金刚石的首选方法。

在金刚石生长的过程中，基片材料在微波等离子体中存在边缘效应，因而基片材料边缘的生长状态会明显有别于基片材料的其他区域，对于单晶金刚石基片，单晶金刚石的边缘会因边缘效应产生多晶环，从而破坏单晶金刚石的晶体结构，提高单晶材料的表面温度；对于多晶金刚石基片，多晶金刚石膜的边缘会因边缘效应而产生金刚石大颗粒，增加金刚石膜的应力。

这些现象都会阻碍金刚石厚单晶和多晶金刚石厚膜的生长，影响金刚石批量生长及大面积沉积的生产进度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于金刚石生长的基片台及其使用方法，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种适用于金刚石生长的基片台，包括：水冷基座、基片托、限位环、限高环和定位升降连接件，基片托设置在水冷基座上；限位环设置于水冷基座上，且环绕着基片托；限高环同轴布置在限位环的上方，限位环与限高环通过多个定位升降连接件相连；限高环比基片托上所放置的基片的生长面高。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，限高环比基片托上所放置的基片的生长面高至少0.1mm。

进一步，限高环的内径大于等于用于金刚石生长的区域的外径。

进一步，限位环的内径比基片托的外径大至少0.05mm。

进一步，定位升降连接件的上端面高于等于限高环的上表面。

进一步，定位升降连接件以螺纹或焊接的方式与限高环和限位环连接；定位升降连接件以螺纹、气动或电动的方式调节限高环相对于限位环的高度。

进一步，水冷基座的材料为紫铜或无氧铜；基片托、限位环和限高环的材料为钼或钨，定位升降连接件的材料为钼、钨或不锈钢。

基于上述技术方案，本发明还提供一种适用于金刚石生长的基片台的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将用于生长金刚石的基片放置于基片托的上表面，通过定位升降连接件调节限高环的上表面高于基片的生长面；

S2、将放置有基片的基片台放置于MPCVD设备中，进行金刚石的生长；

S3、当基片上金刚石的生长面与限高环的上表面平齐时，通过定位升降连接件调整限高环与限位环的相对距离，以使金刚石的生长面低于限高环的上表面；

S4、重复S3多次，待金刚石生长达到对应厚度，将基片台从MPCVD设备中取出，并从基片托上取下生长的金刚石。

进一步，S3中，金刚石的生长面低于限高环的上表面至少0.1mm。

本发明的有益效果为：