一种制备高纯度CVD钻石晶片的MPCVD装置及方法与流程

技术特征：
1.一种制备高纯度cvd钻石晶片的mpcvd装置，其特征在于：所述mpcvd装置包括底座(1)、微波发生器(2)和反应箱(5)，所述微波发生器(2)和反应箱(5)均设置在底座(1)的上方，所述微波发生器(2)的射出端设置有矩形波导管(3)，所述矩形波导管(3)的射出端与反应箱(5)相连接，所述矩形波导管(3)靠近反应箱(5)的一端设置有检测器(4)，所述反应箱(5)包括箱体(51)，所述箱体(51)的内部设置有分离腔(52)、调节器(53)和反应腔(54)，所述底座(1)的内部设置有混气装置、真空装置和稳压装置，所述混气装置通过送气管(6)向分离腔(52)内注入甲烷和氢气，所述真空装置通过抽气管(7)对反应箱(5)内抽真空并保持真空状态，所述稳压装置通过稳压管(8)调整反应箱(5)内的压力，所述反应腔(54)的内部设置有基座(541)和第二磁场发生器(542)，所述基座(541)上设置有基片台(55)，所述反应腔(54)内的等离子体受磁场的作用做螺旋运动。2.根据权利要求1所述的一种制备高纯度cvd钻石晶片的mpcvd装置，其特征在于：所述分离腔(52)的内部设置有两组变压板(521)，每组所述变压板(521)上均开设有一组通槽，每组所述通槽的内部均设置有一组活动板(5211)和两组第二导电块(5213)，其中一组所述第二导电块(5213)固定安装在通槽的内部，另外一组所述第二导电块(5213)活动安装在通槽的内部且与活动板(5211)固定连接。3.根据权利要求2所述的一种制备高纯度cvd钻石晶片的mpcvd装置，其特征在于：所述检测器(4)包括朗缪尔探针(41)，所述朗缪尔探针(41)伸入反应箱(5)内，所述分离腔(52)的内部还设置有第一磁场发生器(522)，所述第一磁场发生器(522)设置在分离腔(52)的内部靠近送气管(6)的一端，两组所述变压板(521)包围朗缪尔探针(41)，所述变压板(521)靠近第一磁场发生器(522)的一端具有磁性，所述分离腔(52)的上下两端分别设置有若干组滑槽，每组所述滑槽的内部均设置有一组导杆和两组第一导电块(5212)，其中一组所述第一导电块(5212)固定安装在导杆上，另外一组所述第一导电块(5212)滑动安装在导杆上且与变压板(521)固定连接。4.根据权利要求3所述的一种制备高纯度cvd钻石晶片的mpcvd装置，其特征在于：所述调节器(53)的内部设置有聚料斗(531)和调节管(532)，所述聚料斗(531)设置在调节器(53)的内部靠近分离腔(52)的一端，所述调节管(532)设置在调节器(53)的内部靠近反应腔(54)的一端，所述聚料斗(531)与调节管(532)之间通过空心球连接，所述调节管(532)的内部开设有凹槽，所述凹槽的内部设置有若干组线圈，所述调节器(53)的内部设置有伸缩杆，所述伸缩杆的活动端与调节管(532)相连接。5.根据权利要求4所述的一种制备高纯度cvd钻石晶片的mpcvd装置，其特征在于：所述调节器(53)的内部远离伸缩杆的一端设置有校准室(533)，所述校准室(533)的内部设置有两组第一导电板(5331)，两组所述第一导电板(5331)之间填充有导电介质，其中一组所述第一导电板(5331)活动安装在校准室(533)的内部，另外一组所述第一导电板(5331)固定安装在校准室(533)的内部，活动安装在校准室(533)内部的第一导电板(5331)通过石墨绳与调节管(532)相连接。6.根据权利要求5所述的一种制备高纯度cvd钻石晶片的mpcvd装置，其特征在于：所述调节器(53)内部靠近反应腔(54)的一端设置有测压室(534)，所述测压室(534)与校准室(533)相连通，所述测压室(534)的内部设置有第二导电板(5341)，所述第二导电板(5341)与固定安装在校准室(533)内部的第一导电板(5331)之间填充有导电介质，所述混气装置
通过第二导电板(5341)与外界电源相连接。7.根据权利要求6所述的一种制备高纯度cvd钻石晶片的mpcvd装置，其特征在于：所述基片台(55)通过滑块和驱动装置活动安装在基座(541)上。8.根据权利要求7所述的一种制备高纯度cvd钻石晶片的mpcvd装置，其特征在于：所述反应箱(5)还包括送料端盖(56)和观测盖(57)，所述送料端盖(56)固定安装在箱体(51)的外部，所述观测盖(57)活动安装在送料端盖(56)远离箱体(51)的一端，所述送料端盖(56)靠近观测盖(57)的一端滑动安装有柔性板(561)，所述柔性板(561)的内部填充有导电介质，所述柔性板(561)的两端设置有导电片，所述稳压装置通过柔性板(561)与外界电源相连接。9.根据权利要求8所述的一种制备高纯度cvd钻石晶片的mpcvd装置，其特征在于：所述送料端盖(56)靠近箱体(51)的一端设置有电极板(562)，所述电极板(562)通过柔性板(561)与外界电源相连接。10.根据权利要求9所述的一种制备高纯度cvd钻石晶片的mpcvd装置及方法，该制备方法包括以下步骤：步骤一：将经过预处理的基片放置在基片台(55)上；步骤二：开启真空装置，将反应箱(5)内的空气抽出，开启微波发生器(2)和混气装置，将3sccm的甲烷通入反应箱(5)内，并使得反应箱(5)内的沉积气压保持在4kpa，沉积温度保持在800℃；步骤三：形核过程中，开启基座(541)内的驱动装置，使得基片台(55)以0-60转/分钟的转速旋转；步骤五：形核结束后，暂停通入甲烷，改为通入300sccm的氢气，以对晶核作刻蚀净化处理；步骤六：刻蚀处理结束，再次通入甲烷，使得钻石晶片继续生长；步骤七：每隔一段时间，循环一次步骤五和步骤六，直至获得预期量的钻石晶片。

技术总结
本发明公开了一种制备高纯度CVD钻石晶片的MPCVD装置及方法，所述MPCVD装置包括底座、微波发生器和反应箱，所述微波发生器和反应箱均设置在底座的上方，所述微波发生器的射出端设置有矩形波导管，所述矩形波导管的射出端与反应箱相连接，本发明相比于目前的MPCVD装置设置有调节器和第二磁场发生器，通过第二磁场发生器产生的磁场，能够使得等离子体在反应腔内作螺旋运动，一方面使得反应腔内的温度均匀，另一方面使得等离子体都能在基片上沉积，通过调节调节管的角度，能够改变等离子体进入到反应腔内速率，进而改变等离子体做螺旋运动的半径和掉落在基片上的位置，方便工作人员根据实际需要使得等离子体在预期的地方聚集。据实际需要使得等离子体在预期的地方聚集。据实际需要使得等离子体在预期的地方聚集。


技术研发人员：龚闯 满卫东 蒋梅荣 杨春梅 杨武
受保护的技术使用者：上海征世科技股份有限公司
技术研发日：2022.06.14
技术公布日：2022/9/13