厚度可控的三层式金刚石薄膜的制备方法

摘要

本发明涉及一种厚度可控的三层式金刚石薄膜的制备方法，属无机非金属材料化学气相沉积工艺技术领域。本发明主要解决金刚石薄膜粗糙度与厚度之间的矛盾，采用现有的热丝化学气相沉积实验装置，调节控制碳源浓度、沉积温度、反应气压、施加偏压等参数，在硅片上沉积三层式金刚石薄膜。本发明方法可直接得到厚度大且非常平整的金刚石膜，因而不需要对该薄膜进行后期抛光处理。

主权项

1.一种厚度可控的三层式金刚石薄膜的制备方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：a.硅片衬底的预处理：将硅片先置于HF溶液5分钟以去除硅片表面氧化层，然后用粒径为100nm的超细金刚石粉手工研磨15分钟，使表面形成极微细的均匀划痕，最后用丙酮和去离子水分别反复清洗至表面洁净；b.利用传统的、现有的热丝化学气相沉积实验装置进行金刚石薄膜的三阶段三层式沉积：(1)第一阶段第一层金刚石薄膜的沉积：这是放置于试样台上的经处理的硅片衬底上的第一层金刚石薄膜的沉积，也是位于整个三层式薄膜的晶底层；硅片衬底放于离热源钽丝8mm处；以1/2℃/min的速度升高电压达到反应温度；其工艺参数如下：其工艺参数如下：气体流量比H2∶丙酮(ml/min)180∶20硅片衬底温度(℃)：650～660反应气压(KPa)：4.5偏置电流(A)：1反应时间(h)：3(2)第二阶段第二层金刚石薄膜的沉积：这是位于整个三层式薄膜的中间层；其工艺参数如下：气体流量比H2∶丙酮(ml/min)180∶40硅片衬底温度(℃)：720～730反应气压(KPa)：0.9偏置电流(A)：4反应时间(h)：15(3)第三阶段第三层金刚石薄膜的沉积：这是位于整个三层式薄膜的中间层；其工艺参数如下：气体流量比H2∶丙酮(ml/min)180∶60硅片衬底温度(℃)：720～730反应气压(KPa)：0.65偏置电流(A)：4反应时间(h)：7最终制得一种三层式金刚石薄膜。