[发明专利]金刚石膜刻蚀方法、图形化金刚石膜及其应用

说明书

本申请公开了一种金刚石膜刻蚀方法、图形化金刚石膜及其应用，所述方法包括：将基片置于腔体内，所述基片包括硅片和金刚石膜，所述硅片的一面设有由沟槽形成的图形，所述金刚石膜覆盖在所述硅片的沟槽所在的表面上且填充满所述沟槽；在所述腔体内形成等离子体对所述基片进行刻蚀，得到图形化金刚石膜，其中，所述刻蚀的具体条件包括：Hsubgt;2/subgt;和Osubgt;2/subgt;作为气源，且Osubgt;2/subgt;的流量为Hsubgt;2/subgt;流量的1～6％；微波作为能量源，且微波功率为3～8KW；刻蚀温度为600～700℃。该方法无需设置掩体，刻蚀完成后直接形成图形化金刚石膜，无需再去除掩体，操作简单、效率高。

技术领域

本申请涉及一种金刚石膜刻蚀方法、图形化金刚石膜及应用，属于金刚石材料领域。

背景技术

近年来微电子技术正在悄悄走进航空、航天、工业、农业和国防等领域，小小硅片的巨大“魔力”是我们的前人根本无法想象的，随着应用的广泛在金刚石领域得到了一定的研究。例如，在硅片上镀金刚石膜后通过刻蚀实现金刚石膜图形化，使其可用作微电子、微传感器等器件。

金刚石具有高硬度、耐磨损、抗腐蚀、优异的导热性、绝缘性等特性，加上表面取向、晶粒尺寸、厚度、粗糙度等系列影响，使得对于金刚石表面进行刻蚀，具有一定的难度。根据图形在硅片上设置沟槽，并在沟槽内生长金刚石层，刻蚀掉沟槽以外的金刚石膜仅保持沟槽处金刚石膜，即可在硅片上形成图形化金刚石膜；但目前的刻蚀方法中，需要对沟槽处进行保护才能得到图形化金刚石膜。

发明内容

根据本申请的第一个方面，提供了一种金刚石膜刻蚀方法，该方法省略了设置掩体环节，刻蚀完成后直接形成图形化金刚石膜，无需再去除掩体，操作简单、效率高。

所述金刚石膜刻蚀方法，至少包括以下步骤：

(1)将基片置于腔体内，所述基片包括硅片和金刚石膜，所述硅片的一面设有由沟槽形成的图形，所述金刚石膜覆盖在所述硅片的沟槽所在的表面上且填充满所述沟槽；

(2)在所述腔体内形成等离子体对所述基片进行刻蚀，得到图形化金刚石膜，其中，所述刻蚀的具体条件包括：

H₂和O₂作为气源，且O₂的流量为H₂流量的1～6％，优选O₂的流量为H₂流量的3～6％；

微波作为能量源，且微波功率为3～8KW；

刻蚀温度为600～700℃。

本申请中刻蚀温度是指基片温度。

在一具体实施例中，步骤(1)中所述沟槽的开口宽度为14～20μm、所述沟槽的深度为14～20μm。

在一具体实施例中，步骤(1)中所述金刚石膜通过热丝化学气相沉积(CVD)工艺制备得到；

可选地，所述热丝化学气相沉积工艺的具体条件包括：

以H₂和CH₄作为碳源，其中H₂和CH₄总流量为200～350sccm，CH₄的流量为H₂流量的2～6％，共有5～7根钽丝、单丝功率为800～900W，工作压力为1～3KPa，硅片温度为850～950℃，生长时间为10～20h；

所述金刚石膜的厚度为8～12μm。

本申请中，可采用常规热丝CVD工艺制备金刚石膜，具体工艺参数可根据金刚石膜厚度等进行调整。所述金刚石膜厚度是指沟槽开口所在平面上形成的金刚石膜的厚度。

可选地，步骤(2)所述刻蚀的具体条件还包括：