[发明专利]一种表面P型导电金刚石热沉材料的制备方法

摘要

一种表面P型导电金刚石热沉材料的制备制备方法，属于金刚石自支撑膜应用技术领域。本发明以抛光的自支撑金刚石厚膜为基底，经微波氢等离子体表面处理后再沉积一层薄的具有P型导电能力的掺硼金刚石薄膜。由于属于同质外延生长，因此外延的导电层与衬底具有极佳的附着，界面热阻可减小到最低；微波CVD技术制备掺硼金刚石膜层，厚度可控、表面粗糙度低、膜层电导率高；中间采用氢等离子体处理基底表面，可对基底进行原子尺度的清洁，形成的氢悬挂键更有利于掺硼金刚石膜的外延生长。这种表面P型导电金刚石热沉材料可用于某些需要热沉材料表面导电的高功率电子器件封装领域。

主权项

一种表面P型导电金刚石热沉材料的制备方法，其特征在于采用直流电弧等离子体喷射CVD法制备金刚石自支撑膜，然后采用机械研磨及抛光的方式，获得双面抛光的金刚石自支撑导热片；将导热片切割成所需尺寸后清洗、烘干作为衬底材料，采用微波等离子体化学气相沉积技术依次在其表面进行氢终端处理和表面外延制备一定厚度掺硼金刚石薄膜；具体实施步骤为：(1)、采用直流电弧等离子体喷射CVD在钼衬底上制备无掺杂金刚石厚膜，生长温度900‑1050℃，沉积时间50‑100h；降温过程中薄膜自动从基底脱落形成高绝缘金刚石自支撑厚膜，薄膜电阻率≥1010Ω·cm；(2)、采用机械研磨及抛光技术对高绝缘金刚石自支撑厚膜进行加工，减少其表面粗糙度Ra至5‑20nm，获得的双面抛光金刚石自支撑膜；(3)、采用激光加工技术对获得的双面抛光金刚石自支撑膜进行切割，获得形状规则的金刚石自支撑膜片，金刚石自支撑膜片热导率需≥1600W·m‑1k‑1；(4)、将步骤(3)所述金刚石自支撑膜片分别采用丙酮和酒精清洗，随后烘干，放入微波等离子体化学气相沉积系统；(5)、开启微波等离子体CVD系统进行氢等离子体处理，氢气流量100‑200sccm，衬底温度600‑800℃，时间0.5‑2h；(6)、随后将含硼液体通过载气带入反应室，沉积掺硼金刚石膜；反应气体H2流量100‑200sccm，CH4流量1‑4sccm；载气流量2‑8sccm，温度700‑800℃，沉积时间6‑10h，制备6‑10μm厚掺硼金刚石薄膜；(7)、根据电子器件封装要求，对获得的表面P型导电的层状金刚石热沉体进行表面激光刻蚀加工，获得合适的线路分布。