[发明专利]一种大尺寸CVD金刚石晶体的制备方法

权利要求书

1.一种大尺寸CVD金刚石晶体的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)将HPHT法生长的金刚石单晶沿同一方向进行切割，对切割的每片金刚石单晶进行表面抛光和加工，形成HPHT金刚石单晶晶片，作为微波等离子体化学气象沉积法金刚石生长的籽晶；

(2)对HPHT金刚石单晶晶片进行表面清洗；

(3)在HPHT金刚石单晶晶片上甩光刻胶并进行坚膜；利用光刻机曝光后形成设计图形；

(4)利用化学气相沉积法沉积介质膜；

(5)去除设计图形以外的光刻胶和介质膜，形成设计介质膜图形；

(6)将沉积设计介质膜图形的HPHT金刚石单晶晶片放入CVD设备中拼接，并进行等离子体刻蚀，形成新的表面；

(7)利用微波等离子体化学气象沉积方法在形成的新表面上生长厚层CVD金刚石单晶，生长过程分为两步，第一步为调整生长条件促进横向生长，接缝表面融合后再进行第二步纵向厚膜生长；

(8)厚层金刚石单晶生长2-10mm厚度后，切割去除拼接的HPHT金刚石单晶晶片，形成自支撑大尺寸CVD金刚石晶体。

2.根据权利要求1所述大尺寸CVD金刚石晶体的制备方法，其特征是，所述步骤(2)的具体过程是采取55℃-65℃王水处理金刚石单晶晶片8分钟-12分钟，然后丙酮常温超声清洗10分钟-15分钟。

3.根据权利要求1所述大尺寸CVD金刚石晶体的制备方法，其特征是，所述步骤(3)中的坚膜是烘烤30-60分钟。

4.根据权利要求1所述大尺寸CVD金刚石晶体的制备方法，其特征是，所述步骤(4)中的介质膜是氧化硅或者氮化硅介质膜。

5.根据权利要求1所述大尺寸CVD金刚石晶体的制备方法，其特征是，所述步骤(4)中介质膜的宽度为10-50μm，厚度为0.2-100μm。

6.根据权利要求1所述大尺寸CVD金刚石晶体的制备方法，其特征是，所述步骤(6)中进行等离子体刻蚀的刻蚀条件是：真空腔压力20-50托，氢气流量200-500sccm，温度700-1000度，刻蚀时间30-60分钟。

7.根据权利要求1所述大尺寸CVD金刚石晶体的制备方法，其特征是，所述步骤(7)中横向厚膜生长的条件是：采用敞开式托盘，压力20-50托，氢气流量200-400sccm，甲烷流量10-40sccm，温度1100-1300摄氏度。

8.根据权利要求1所述大尺寸CVD金刚石晶体的制备方法，其特征是，所述步骤(7)中纵向厚膜生长的条件是：采用凹型托盘，压力20-50托，氢气流量200-300sccm，甲烷流量10-30sccm，温度1100-1200摄氏度。

9.根据权利要求1所述大尺寸CVD金刚石晶体的制备方法，其特征是，所述步骤(8)中自支撑大尺寸CVD金刚石晶体的表面抛光加工，表面粗糙度达到5nm。

10.权利要求1-9所述方法制备的大尺寸CVD金刚石晶体。