[发明专利]微波等离子体化学气相沉积装置和合成金刚石的方法

说明书

本申请公开了一种微波等离子体化学气相沉积装置，包括设置于谐振腔内的反射板和基板，反射板和基板相对设置，所述反射板上镂空有至少一窗口，该反射板至少背离所述基板的表面为电磁波反射面，所述基板面向所述窗口的一侧为一金刚石生长侧。本申请还公开了一种微波等离子体化学气相沉积合成金刚石的方法。本发明通过双升降结构，不仅可以控制等离子在腔体内上下高度可以调节，而且籽晶相对于等离子的位置也亦可以调节。此方法可以很好的控制等离子在腔体内垂直方向的位置，也可以很好的控制籽晶生长环境的稳定性。

技术领域

本申请属于单晶金刚石生长技术领域，特别是涉及一种微波等离子体化学气相沉积装置和合成金刚石的方法。

背景技术

金刚石具有优异的物理化学性能，在工业和民用的许多领域有着广阔的运用前景。目前人工合成金刚石的方法有高温高压法(HTHP)，直流电弧等离子体喷射法(DCAPJ)，热丝化学气相沉积法(HFCVD)，微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)，其中MPCVD是制备高品质金刚石的首选方法。这是由于微波激发的等离子可控性好，等离子密度高，无电极污染等一系列优点。

现有的MPCVD，存在的问题至少包括：MPCVD钻石生长过程中籽晶长高会改变，籽晶的生产环境。从而导致籽晶的生长存在不确定因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波等离子体化学气相沉积装置和合成金刚石的方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种微波等离子体化学气相沉积装置，包括设置于谐振腔内的反射板和基板，

反射板和基板相对设置，

所述反射板上镂空有至少一窗口，该反射板至少背离所述基板的表面为电磁波反射面，

所述基板面向所述窗口的一侧为一金刚石生长侧。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，所述基板的表面凸伸有至少一籽晶，每个所述籽晶分别对应于一所述窗口内。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，所述反射板和基板相对谐振腔在竖直方向位移可调。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，还包括连接于所述反射板的第一升降装置，该第一升降装置驱动所述反射板在谐振腔内上下可移动。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，所述第一升降装置与反射板的底面形成三点支撑，该三点位置为三角形排列。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，还包括连接于所述基板的第二升降装置，该第二升降装置驱动所述基板在谐振腔内上下可移动。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，还包括为基板降温的第一冷却装置。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，所述第一冷却装置包括冷却水腔室和水冷轴，所述冷却水腔室支撑于所述基板的下方，所述水冷轴的一端连通于所述冷却水腔室，另一端延伸于谐振腔的外部。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，还包括一伸缩波纹管，该伸缩波纹管构成所述谐振腔的一部分。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，所述反射板和/或基板的材质为钼。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，还包括为反射板降温的第二冷却装置。

优选的，在上述的微波等离子体化学气相沉积装置中，所述第二冷却装置采用冷却水循环回路。