[发明专利]一种高质量金刚石生长方法和系统

说明书

本发明涉及一种高质量金刚石生长方法和系统。一种高质量金刚石生长方法，包括步骤：S1、对籽晶表面进行预处理后放入生长仓中，通入氢气和氧气对籽晶进行表面刻蚀15‑60min；S2、通入碳源生长金刚石；S3、判断生长时间是否达到第一时间，若是，执行步骤S4；若否，则执行步骤S5；S4、停止通入碳源，通入氧气刻蚀10‑30min，执行步骤S2；S5、检测金刚石的表面是否出现杂质，若是，则执行杂质处理操作，10‑30min后执行步骤S2；若否，则执行步骤S3。本方法能够无需选择高质量的金刚石片作为籽晶，降低了籽晶的成本，新生长的金刚石以层状进行生长，并且金刚石表面缺陷进行修补，降低表面缺陷数量，同时并未降低金刚石的生长速率，仍然维持在高的生长速率，不低于8μm/h。

技术领域

本发明涉及金刚石生长领域，尤其涉及一种高质量金刚石生长方法和系统。

背景技术

高质量金刚石禁带宽度高、光透谱宽，同时其超高的硬度和热导率，优异的绝缘性，以及能耐酸、耐热、耐辐射等优异的物理化学性能，可以应用于精密机械加工、光学窗口、宝石、MEMS(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)、芯片等领域。但高质量的天然金刚石储量有限，于是人们开发出多种合成金刚石方法，如高温高压法、热丝化学气相沉积法。其中MPCVD(Microwave plasma chemical vapor deposition，微波等离子体化学气相沉积法)合成金刚石法理论上由于没有杂质的引入，可以合成出高质量、大面积的金刚石，是目前最常用的生产金刚石的方法。

MPCVD方法合成金刚石的质量与多种因素有关，包括碳源浓度，气体流量大小，温度，基板台高度，微波功率，合成温度等。众所周知，通过通入一定量的碳源，并控制合适的工艺参数，可以合成出金刚石，但是表面缺陷的出现，仍然非常频繁。因此目前主流的做法是选取更高质量的金刚石作为籽晶，但是成本极为昂贵，且仍然无法完全避免表面缺陷的产生，如孪生多晶、点缺陷、线缺陷等，这些缺陷的产生极大的阻碍了金刚石的高端应用。

发明号为02826062.7的专利文献，公开了一种生产金刚石的装置和方法，在通入CH₄/H₂/N₂的情况下，同时加入一定比例的O₂，可以降低生长温度，提高生长质量，但是显著降低了生长速率。因此，本领域存在不足，亟需发明人对此进行研发与创新。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种高质量金刚石生长方法和系统，能够生产高质量、低杂质的金刚石，同时保证生长速率不降低。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种高质量金刚石生长方法，包括步骤：

S1、对籽晶表面进行预处理后放入生长仓中，通入氢气和氧气对籽晶进行表面刻蚀15-60min；

S2、通入碳源生长金刚石；

S3、判断生长时间是否达到第一时间，若是，执行步骤S4；若否，则执行步骤S5；

S4、停止通入碳源，通入氧气刻蚀10-30min，执行步骤S2；

S5、检测金刚石的表面是否出现杂质，若是，则执行杂质处理操作，10-30min后执行步骤S2；若否，则执行步骤S3。

优选的所述的高质量金刚石生长方法，所述第一时间为10-20h。

优选的所述的高质量金刚石生长方法，所述步骤S5中，检测杂质操作具体包括：

S51、检测装置实时检测金刚石生长厚度，生成并输送厚度数据到控制中心；

S52、控制中心根据所述厚度数据生成实时生长曲线，获取所述实时生长曲线的实时生长速率，与对比数据中相同时间点的对比速率进行比对；