一种应用于制备大尺寸级多晶金刚石的MPCVD新型生长装置制造方法及图纸

本技术属于制备多晶金刚石技术领域，尤其为一种应用于制备大尺寸级多晶金刚石的MPCVD新型生长装置，包括铝合金腔室，还包括设置在所述铝合金腔室内部的生长组件，所述生长组件包括设置在所述铝合金腔室内部的冷却铜盘以及内嵌在所述冷却铜盘内部的托盘锥台，所述托盘锥台的上方堆叠设置有多级导热钼板，所述多级导热钼板的上方设置有钼托，所述钼托的下方设置有真空气路；该装置可直接制备高精度高质量多晶金刚石，制备完成后可直接满足半导体器件制备的应用要求，可有效提升多晶沉积的质量，避免了沉积过程中因热量传输分布不均造成的衬底崩坏、多晶质量低下和良品率低的问题，对于晶体质量有很好的保证。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于制备多晶金刚石，具体涉及一种应用于制备大尺寸级多晶金刚石的mpcvd新型生长装置。

技术介绍

1、cvd多晶金刚石膜的制备方法，包括高功率直流电弧等离子体喷射cvd、热丝cvd及mpcvd等，光学级、电子级多晶金刚石膜的制备要求沉积速率理想和缺陷密度极低或可控，无电极污染放电的mpcvd必然成了电子级、光学级金刚石膜制备的理想方法，但多晶金刚石生长速度较慢，晶体质量控制难度高，其晶向一致性对加工至关重要，加工比较难；

2、相对于苛刻的光学级、电子级多晶金刚石膜制备与应用而言，多晶金刚石膜作为半导体功率器件散热的热沉应用范围更广、需求量更大、更迫切，针对第三代半导体材料碳化硅与氮化镓材料器件在高功率密度条件下的近结散热能力提升具有巨大的应用潜力；

3、此外，多晶金刚石的制备成本相对于单晶金刚石优势更加明显，近30年来mpcvd多晶金刚石膜作为热沉应用于半导体器件领域的研究与突破从未间断，目前英寸级si基多晶金刚石膜应用于hemt器件中，器件的rf功率密度得到有效提高，达到23w/mm以上，当前，仅有少量研究单位能够制备出8英寸的散热用多晶金刚石膜，随着cvd技术的改善升级有望与现存的8英寸半导体晶圆制造产线兼容，最终实现多晶金刚石热沉材料在半导体材料产业的规模化应用推广；

4、现有大尺寸级多晶金刚石mpcvd生长装置在多晶生长过程中存在的热量传导不均，并由此造成的衬底晶体中心与外围温度分布不均，从而影响大尺寸衬底沉积多晶质量，造成衬底内外沉积的多晶厚度与应力分布存在明显差异，进而无法满足后续的切割、研磨、抛光等加工工序，出现崩坏碎裂的现象，从而影响多晶在半导体器件制备方面的应用；

5、为此，设计一种应用于制备大尺寸级多晶金刚石的mpcvd新型生长装置来解决上述问题。

技术实现思路

1、为解决上述
技术介绍
中提出的问题。本技术提供了一种应用于制备大尺寸级多晶金刚石的mpcvd新型生长装置，该装置可直接制备高精度高质量多晶金刚石，制备完成后可直接满足半导体器件制备的应用要求，可有效提升多晶沉积的质量，避免了沉积过程中因热量传输分布不均造成的衬底崩坏、多晶质量低下和良品率低的问题，对于晶体质量有很好的保证。

2、为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种应用于制备大尺寸级多晶金刚石的mpcvd新型生长装置，包括铝合金腔室，还包括设置在所述铝合金腔室内部的生长组件；

3、所述生长组件包括设置在所述铝合金腔室内部的冷却铜盘以及内嵌在所述冷却铜盘内部的托盘锥台，所述托盘锥台的上方堆叠设置有多级导热钼板，所述多级导热钼板的上方设置有钼托，所述钼托的下方设置有真空气路，所述冷却铜盘的内部插设有呈环形阵列的冷却循环水路，呈环形阵列的所述冷却循环水路包裹在所述真空气路的外部，所述铝合金腔室的内部安装有二级匀气盘，所述二级匀气盘位于所述钼托的上方，所述铝合金腔室的表面插设有混合气体气路，所述混合气体气路和所述二级匀气盘相连接。

4、作为本技术一种应用于制备大尺寸级多晶金刚石的mpcvd新型生长装置优选的，所述铝合金腔室的内部设置有石英环和微波发射窗口，所述石英环和所述微波发射窗口均设置在所述冷却铜盘的下方，所述石英环套设在所述微波发射窗口的表面。

5、作为本技术一种应用于制备大尺寸级多晶金刚石的mpcvd新型生长装置优选的，所述冷却铜盘的上表面设置有钼制锥环，所述多级导热钼板内部设计有圆环沟道结构，且由上而下呈密度递增交错分布，所述多级导热钼板和所述钼托均位于所述钼制锥环的内部。

6、作为本技术一种应用于制备大尺寸级多晶金刚石的mpcvd新型生长装置优选的，所述铝合金腔室的表面开设有测温孔，所述铝合金腔室的表面安装有观察视窗，所述铝合金腔室的表面安装有多级排空气路。

7、作为本技术一种应用于制备大尺寸级多晶金刚石的mpcvd新型生长装置优选的，所述真空气路贯穿所述微波发射窗口、所述冷却铜盘、所述托盘锥台和所述多级导热钼板，所述真空气路的一端和所述钼托相连接，所述真空气路远离所述钼托的一端和真空泵相连接，所述冷却循环水路远离所述冷却铜盘的一端和冷却水循环泵连接。

8、与现有技术相比，本技术的有益效果是：

9、1.可有效提升多晶沉积的质量，通过中空倒置圆锥台的托盘结构，结合内部圆环空腔结构和内部填充的不同热导系数的液体导热介质，使多晶沉积过程中产生的热量可以更有效的提高径向温度梯度，而多级导热钼板和锥台下表面的圆环沟道结构可以更有效的降低轴向温度梯度，将多晶衬底温度精准控制在工艺要求范围内，结合二级匀气盘结构，避免了沉积过程中因热量传输分布不均造成的衬底崩坏，多晶质量低下，良品率低，对于晶体质量有很好的保证。

10、2.结构相对简单，对设备操作人员要求比较高需长期积累操作经验，可以有效的满足工业化生产的使用，为工业生产和实验室生长研究提供了优质可靠的解决方案。

11、3.可实现1英寸～4英寸高精度大尺寸特殊异形衬底的表面多晶金刚石沉积的制备。

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【技术保护点】

1.一种应用于制备大尺寸级多晶金刚石的MPCVD新型生长装置，包括铝合金腔室(1)，其特征在于：还包括设置在所述铝合金腔室(1)内部的生长组件(2)；

2.根据权利要求1所述的应用于制备大尺寸级多晶金刚石的MPCVD新型生长装置，其特征在于：所述铝合金腔室(1)的内部设置有石英环(23)和微波发射窗口(24)，所述石英环(23)和所述微波发射窗口(24)均设置在所述冷却铜盘(25)的下方，所述石英环(23)套设在所述微波发射窗口(24)的表面。

3.根据权利要求1所述的应用于制备大尺寸级多晶金刚石的MPCVD新型生长装置，其特征在于：所述冷却铜盘(25)的上表面设置有钼制锥环(29)，所述多级导热钼板(27)内部设计有圆环沟道结构，且由上而下呈密度递增交错分布，所述多级导热钼板(27)和所述钼托(28)均位于所述钼制锥环(29)的内部。

4.根据权利要求1所述的应用于制备大尺寸级多晶金刚石的MPCVD新型生长装置，其特征在于：所述铝合金腔室(1)的表面开设有测温孔(210)，所述铝合金腔室(1)的表面安装有观察视窗(211)，所述铝合金腔室(1)的表面安装有多级排空气路(213)。

5.根据权利要求2所述的应用于制备大尺寸级多晶金刚石的MPCVD新型生长装置，其特征在于：所述真空气路(21)贯穿所述微波发射窗口(24)、所述冷却铜盘(25)、所述托盘锥台(26)和所述多级导热钼板(27)，所述真空气路(21)的一端和所述钼托(28)相连接，所述真空气路(21)远离所述钼托(28)的一端和真空泵相连接，所述冷却循环水路(22)远离所述冷却铜盘(25)的一端和冷却水循环泵连接。

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【技术特征摘要】

1.一种应用于制备大尺寸级多晶金刚石的mpcvd新型生长装置，包括铝合金腔室(1)，其特征在于：还包括设置在所述铝合金腔室(1)内部的生长组件(2)；

2.根据权利要求1所述的应用于制备大尺寸级多晶金刚石的mpcvd新型生长装置，其特征在于：所述铝合金腔室(1)的内部设置有石英环(23)和微波发射窗口(24)，所述石英环(23)和所述微波发射窗口(24)均设置在所述冷却铜盘(25)的下方，所述石英环(23)套设在所述微波发射窗口(24)的表面。

3.根据权利要求1所述的应用于制备大尺寸级多晶金刚石的mpcvd新型生长装置，其特征在于：所述冷却铜盘(25)的上表面设置有钼制锥环(29)，所述多级导热钼板(27)内部设计有圆环沟道结构，且由上而下呈密度递增交错分布，所述多级导热钼板(27)和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹振忠，王希玮，徐昌，王盛林，王勇，王笃福，
申请(专利权)人：济南金刚石科技有限公司，
类型：新型
国别省市：