[发明专利]金刚石半导体结构的形成方法

权利要求书

1.一种金刚石半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

在提供氢气和甲烷的条件下，且在未加入催化气体的条件下，采用微波等离子体化学气相沉积法，在衬底上，进行金刚石生长初始阶段，以在所述衬底上生长第一多晶金刚石层；

在提供氢气和甲烷的条件下，且在加入所述催化气体的条件下，继续采用微波等离子体化学气相沉积法，在所述第一多晶金刚石层上，进行金刚石生长加速阶段，以在所述第一多晶金刚石层上生长第二多晶金刚石层；

对所述第二多晶金刚石层进行匹配研磨；

其中，在所述金刚石生长加速阶段结束时，所述第一多晶金刚石层和第二多晶金刚石层的总厚度为30-100μm；在所述金刚石生长初始阶段结束时，所述第一多晶金刚石层的厚度达到所述总厚度的60-75％；在所述金刚石生长加速阶段，加入的所述催化气体为氮气，所述催化气体占气源的比例为0.8-1.2％；对所述第二多晶金刚石层进行的所述匹配研磨包括预研磨和梯度研磨；所述预研磨包括将金刚石磨粒砂浆喷洒在磨盘上，以对所述磨盘进行修盘研磨；所述梯度研磨先使用粒径为20μm的金刚石磨粒砂浆进行第一梯度研磨，再使用粒径为10μm的金刚石磨粒砂浆进行第二研磨。

2.如权利要求1所述的金刚石半导体结构的形成方法，其特征在于，所述衬底的材料为硅、钼、铱、氮化硼、氮化镓或者碳化硅；

所述金刚石生长初始阶段采用的微波功率为3000-5000W，采用的气压为100-200Torr，所述衬底的温度控制在600-1200℃，气体总流量为300-600sccm，甲烷浓度为1-5％；

所述金刚石生长加速阶段采用的微波功率为3000-5000W，采用的气压为100-200Torr，所述衬底的温度控制在800-1200℃，气体总流量为300-600sccm，甲烷浓度为1-5％；所述催化气体为氮气。

3.如权利要求1所述的金刚石半导体结构的形成方法，其特征在于，所述金刚石生长加速阶段的进行时间是1.25-12.5h；所述第二多晶金刚石层的生长速率为8-10μm/h。

4.如权利要求1所述的金刚石半导体结构的形成方法，其特征在于，所述梯度研磨采用游星轮式铸铁研磨盘进行研磨，所述研磨盘的转速为20-40rpm，磨粒砂浆的磨料质量分数为5-10wt％，研磨液的流量为10-20ml/min，研磨压力为200-2000g。

5.一种金刚石半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

在提供氢气和甲烷的条件下，且在未加入催化气体的条件下，采用微波等离子体化学气相沉积法，在衬底上，进行金刚石生长初始阶段，以在所述衬底上生长第一多晶金刚石层；

在提供氢气和甲烷的条件下，且在加入所述催化气体的条件下，继续采用微波等离子体化学气相沉积法，在所述第一多晶金刚石层上，进行金刚石生长加速阶段，以在所述第一多晶金刚石层上生长第二多晶金刚石层；

对所述第二多晶金刚石层进行匹配研磨；

其中，在所述金刚石生长加速阶段结束时，所述第一多晶金刚石层和第二多晶金刚石层的总厚度为250-600μm；在所述金刚石生长初始阶段结束时，所述第一多晶金刚石层的厚度达到所述总厚度的60-80％；在所述金刚石生长加速阶段，加入的所述催化气体为氮气，所述催化气体占气源的比例为0.04-0.2％；对所述第二多晶金刚石层进行的所述匹配研磨包括预研磨和梯度研磨；所述预研磨包括将金刚石磨粒砂浆喷洒在磨盘上，以对所述磨盘进行修盘研磨；所述梯度研磨先使用粒径为40μm的金刚石磨粒砂浆进行第一梯度研磨，再使用粒径为20μm的金刚石磨粒砂浆进行第二梯度研磨，之后使用粒径为10μm的金刚石磨粒砂浆进行第三梯度研磨。