CN114892141A - 一种金刚石膜片制作方法 - Google Patents

一种金刚石膜片制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114892141A
CN114892141A CN202210505935.XA CN202210505935A CN114892141A CN 114892141 A CN114892141 A CN 114892141A CN 202210505935 A CN202210505935 A CN 202210505935A CN 114892141 A CN114892141 A CN 114892141A
Authority
CN
China
Prior art keywords
diamond
substrate
annealing
diaphragm
grinding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210505935.XA
Other languages
English (en)
Inventor
张坤锋
李熙规
张粉红
陈永超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huahe Jidian Xiamen Semiconductor Technology Co ltd
Original Assignee
Huahe Jidian Xiamen Semiconductor Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huahe Jidian Xiamen Semiconductor Technology Co ltd filed Critical Huahe Jidian Xiamen Semiconductor Technology Co ltd
Priority to CN202210505935.XA priority Critical patent/CN114892141A/zh
Publication of CN114892141A publication Critical patent/CN114892141A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C23C16/274—Diamond only using microwave discharges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/22—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
    • B24B7/228—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain for grinding thin, brittle parts, e.g. semiconductors, wafers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only
    • C23C16/271—Diamond only using hot filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/511—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B28/00—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B28/12—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure directly from the gas state
    • C30B28/14—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure directly from the gas state by chemical reaction of reactive gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/04—Diamond

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种金刚石膜片制作方法，包括以下步骤：S1、选择合适的基板，对基板进行清洁；S2、在基板上形成金刚石晶种；S3、使用微波等离子体气象沉积方法或者热丝反应法方法使金刚石生长；通过退火消除了热失配造成的热应力问题，使金刚石膜片具有更好的机械性能，减少加工过程中由于内部应力导致的晶片曲翘、破裂等问题，提高加工良率，采用本发明方法生产多晶金刚石膜片，经过抛光之后表面粗糙度能达到0.1～10nm，可以做为晶圆级衬底，应用于外延生长；也可以用于金刚石和器件的键合；也可以选择性的在金刚石膜片上做金属化镀膜做为器件热沉片，发挥金刚石良好的散热性能，延长功率器件的使用寿命，节约大功率器件的能耗。

Description

一种金刚石膜片制作方法
技术领域
本发明涉及金刚石膜片技术领域，具体为一种金刚石膜片制作方法。
背景技术
金刚石具有各种优异的性能，一直备受国内外学者的关注。随着人造金刚石制备技术的日渐成熟，金刚石在磨料磨具等领域得到了广泛的应用，但是由于军事、航空航天、微纳传感器等高新技术领域对金刚石表面质量要求极高如尤其是光学级金刚石膜要求面积足够大、粗糙度足够低等，加之金刚石的高硬度、高脆性、高化学惰性等物理化学特性，导致常规的材料加工成型技术对金刚石膜的作用十分有限，限制了金刚石在高新技术领域的应用。
高温键合易因高温带来应力问题，并且沉积范围内膜厚不均，沉积面积不大，同时反应时衬底温度高，以上问题都会对生产的速率和产品标准造成一定影响，导致金刚石膜片的表面粗糙度较高，并且不能灵活生产，为此，提出一种金刚石膜片制作方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金刚石膜片制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金刚石膜片制作方法，包括以下步骤：
S1、选择合适的基板，对基板进行清洁；
S2、在基板上形成金刚石晶种；
S3、使用微波等离子体气象沉积方法或者热丝反应法方法使金刚石生长；
S4、退火；
S5、金刚石膜片研磨；
S6、金刚石膜片抛光；
S7、基板去除；
S8、对金刚石膜片进行激光切割；
S9、成品清洗；
本发明还提供了另一种生产方法：
X1、选择合适的基板，对基板进行清洁；
X2、在基板上形成金刚石晶种；
X3、使用微波等离子体气象沉积方法或者热丝反应法方法使金刚石生；
X4、退火；
X5、双面研磨；
X6、双面抛光；
X7、对对金刚石膜片进行激光切割；
X8、成品清洗；
在S4和X4中，退火工序为将金刚石膜片放入高温退火炉内，炉内通入氢气氛或者惰性气体氛围，升温至退火温度，氢气氛有助于金刚石膜片内部非金刚石相或者杂质氢化分解，退火有助于去除金刚石膜片内应力。
优选的，在所述S1和所述X1中，晶片基板为硅基板、蓝宝石、碳化硅和氮化镓中的一种，生长面粗糙度为0.5～20nm，金属基板为铜基板和钼基板中的一种，生长面粗糙度为100～800um。
优选的，在所述S1和所述X1中，所述基板清洁方式为化学处理和离子蚀刻中的一种或两种结合。
优选的，在所述S2和所述X2中，基板上形成金刚石晶种的方式为旋涂方式、丝网印刷、超声附着和先用等离子体蚀刻然后再超声附着中的一种。
优选的，在完成所述S9和所述X8的步骤后，根据用途还可以对所述金刚石膜片进行金属化镀膜，金属化镀膜的材料为氮化铝、铜、镍、锡中的一种。
优选的，在所述S5和所述X5中，所述研磨通过不同研磨材料选择搭配，对金刚石膜片表面进行磨平，经过研磨之后表面粗糙度达到0.1um～0.5um。
优选的，在所述S6和所述X6中，金刚石膜片的抛光方式为机械式干抛或者化学辅助抛光中的一种，抛光砂轮为树脂类、陶瓷类、金属类砂轮中的一种，抛光后金刚石的表面粗糙度达到0.1～5nm。
优选的，在所述S4和所述X4中，退火温度为600～1000℃，退火时间为1～360min。
优选的，在所述S7中，基底去除的方式采用研磨去除、化学去除和激光剥离中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，通过在基板上使用旋涂方式、丝网印刷、超声附着和离子体蚀刻等方式形成金刚石晶种，再通过使用微波等离子体气象沉积方法和热丝反应法等方法使金刚石生长，然后机械加工对金刚石膜片进行研磨和抛光，依据用途可以对金刚石的生长面做双面研磨处理，使两面粗糙度接近一致，最后根据不同用途进行去除基板，可灵活选择生产规格，提高了生产效率，便于自动化生产，通过退火消除了热失配造成的热应力问题，使金刚石膜片具有更好的机械性能，减少加工过程中由于内部应力导致的晶片曲翘、破裂等问题，提高加工良率，采用本发明方法生产多晶金刚石膜片，经过抛光之后表面粗糙度能达到0.1～10nm，可以做为晶圆级衬底，应用于外延生长；也可以用于金刚石和器件的键合；也可以选择性的在金刚石膜片上做金属化镀膜做为器件热沉片，发挥金刚石良好的散热性能，延长功率器件的使用寿命，节约大功率器件的能耗。
附图说明
图1为本发明的金刚石膜片制作方法的生产方法流程示意图；
图2为本发明的金刚石膜片制作方法的另一种生产方法流程示意图；
图3为本发明的金刚石膜片制作方法的生产工艺状态图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：
实施例1
一种金刚石膜片制作方法，包括以下步骤：
S1、选择合适的基板，对基板进行清洁；
S2、在基板上形成金刚石晶种；
S3、使用微波等离子体气象沉积方法或者热丝反应法方法使金刚石生长；
S4、退火；
S5、金刚石膜片研磨；
S6、金刚石膜片抛光；
S7、基板去除；
S8、对对金刚石膜片进行激光切割；
S9、成品清洗；
本发明还提供了另一种生产方法：
X1、选择合适的基板，对基板进行清洁；
X2、在基板上形成金刚石晶种；
X3、使用微波等离子体气象沉积方法或者热丝反应法方法使金刚石生；
X4、退火；
X5、双面研磨；
X6、双面抛光；
X7、对金刚石膜片进行激光切割；
X8、成品清洗；
在S4和X4中，退火工序为将金刚石膜片放入高温退火炉内，炉内通入氢气氛或者惰性气体氛围，升温至退火温度，氢气氛有助于金刚石膜片内部非金刚石相或者杂质氢化分解，退火有助于去除金刚石膜片内应力。
具体的，在S1和X1中，晶片基板为硅基板、蓝宝石、碳化硅和氮化镓中的一种，生长面粗糙度为20nm，金属基板为铜基板和钼基板中的一种，生长面粗糙度为800um。
具体的，在S1和X1中，基板清洁方式为化学处理和离子蚀刻中的一种或两种结合。
具体的，在S2和X2中，基板上形成金刚石晶种的方式为旋涂方式、丝网印刷、超声附着和先用等离子体蚀刻然后再超声附着中的一种。
具体的，在完成S9和X8的步骤后，根据用途还可以对金刚石膜片进行金属化镀膜，金属化镀膜的材料为氮化铝、铜、镍、锡中的一种。
具体的，微波等离子体气象沉积方法的原理是通入反应气体，反应气体为1％～8％含量的CH4/H2，反应气体经过微波源解离，形成含碳基团，在基板表面团聚生长，反应气体可以通入0.01～0.1％含量的N2提高反应速率，同时可以通入1％含量的氧气去除生长过程中的非金刚石相碳成分，提高金刚石纯度。
具体的，在S5和X4中，研磨通过不同研磨材料选择搭配，对金刚石膜片表面进行磨平，经过研磨之后表面粗糙度达到0.9um。
具体的，在S6和X5中，金刚石膜片的生长面抛光方式为机械式干抛、或者化学辅助抛光中的一种，抛光砂轮为树脂类、陶瓷类、金属类砂轮中的一种，抛光后金刚石的表面粗糙度达到5nm。
具体的，在S5和X6中，退火温度为1000℃，退火时间为360min。
具体的，在S7中，基底去除的方式采用研磨去除、化学去除和激光剥离中的一种。
实施例2
一种金刚石膜片制作方法，包括以下步骤：
S1、选择合适的基板，对基板进行清洁；
S2、在基板上形成金刚石晶种；
S3、使用微波等离子体气象沉积方法或者热丝反应法方法使金刚石生长；
S4、退火；
S5、金刚石膜片研磨；
S6、金刚石膜片抛光；
S7、基板去除；
S8、对对金刚石膜片进行激光切割；
S9、成品清洗；
本发明还提供了另一种生产方法：
X1、选择合适的基板，对基板进行清洁；
X2、在基板上形成金刚石晶种；
X3、使用微波等离子体气象沉积方法或者热丝反应法方法使金刚石生；
X4、退火；
X5、双面研磨；
X6、双面抛光；
X7、对对金刚石膜片进行激光切割；
X8、成品清洗；
在S4和X4中，退火工序为将金刚石膜片放入高温退火炉内，炉内通入氢气氛或者惰性气体氛围，升温至退火温度，氢气氛有助于金刚石膜片内部非金刚石相或者杂质氢化分解，退火有助于去除金刚石膜片内应力。
具体的，在S1和X1中，晶片基板为硅基板、蓝宝石、碳化硅和氮化镓中的一种，生长面粗糙度为0.5nm，金属基板为铜基板和钼基板中的一种，生长面粗糙度为100um。
具体的，在S1和X1中，基板清洁方式为化学处理和离子蚀刻中的一种或两种结合。
具体的，在S2和X2中，基板上形成金刚石晶种的方式为旋涂方式、丝网印刷、超声附着和先用等离子体蚀刻然后再超声附着中的一种。
具体的，在完成S9和X8的步骤后，根据用途还可以对金刚石膜片进行金属化镀膜，金属化镀膜的材料为氮化铝、铜、镍、锡中的一种。
具体的，微波等离子体气象沉积方法的原理是通入反应气体，反应气体为1％～8％含量的CH4/H2，反应气体经过微波源解离，形成含碳基团，在基板表面团聚生长，反应气体可以通入0.01～0.1％含量的N2提高反应速率，同时可以通入1％含量的氧气去除生长过程中的非金刚石相碳成分，提高金刚石纯度。
具体的，在S5和X5中，研磨通过不同研磨材料选择搭配，对金刚石膜片表面进行磨平，经过研磨之后表面粗糙度达到0.1um。
具体的，在S6和X6中，金刚石膜片的生长面抛光方式为机械式干抛、或者化学辅助抛光中的一种，抛光砂轮为树脂类、陶瓷类、金属类砂轮中的一种，抛光后金刚石的表面粗糙度达到0.1nm。
具体的，在S4和X4中，退火温度为600℃，退火时间为60min。
具体的，在S7中，基底去除的方式采用研磨去除、化学去除和激光剥离中的一种。
实施例3
一种金刚石膜片制作方法，包括以下步骤：
S1、选择合适的基板，对基板进行清洁；
S2、在基板上形成金刚石晶种；
S3、使用微波等离子体气象沉积方法或者热丝反应法方法使金刚石生长；
S4、退火；
S5、金刚石膜片研磨；
S6、金刚石膜片抛光；
S7、基板去除；
S8、对对金刚石膜片进行激光切割；
S9、成品清洗；
本发明还提供了另一种生产方法：
X1、选择合适的基板，对基板进行清洁；
X2、在基板上形成金刚石晶种；
X3、使用微波等离子体气象沉积方法或者热丝反应法方法使金刚石生；
X4、退火；
X5、双面研磨；
X6、双面抛光；
X7、对对金刚石膜片进行激光切割；
X8、成品清洗；
在S4和X4中，退火工序为将金刚石膜片放入高温退火炉内，炉内通入氢气氛或者惰性气体氛围，升温至退火温度，氢气氛有助于金刚石膜片内部非金刚石相或者杂质氢化分解，退火有助于去除金刚石膜片内应力。
具体的，在S1和X1中，晶片基板为硅基板、蓝宝石、碳化硅和氮化镓中的一种，生长面粗糙度为10nm，金属基板为铜基板和钼基板中的一种，生长面粗糙度为500um。
具体的，在S1和X1中，基板清洁方式为化学处理和离子蚀刻中的一种或两种结合。
具体的，在S2和X2中，基板上形成金刚石晶种的方式为旋涂方式、丝网印刷、超声附着和先用等离子体蚀刻然后再超声附着中的一种。
具体的，在完成S9和X8的步骤后，根据用途还可以对金刚石膜片进行金属化镀膜，金属化镀膜的材料为氮化铝、铜、镍、锡中的一种。
具体的，微波等离子体气象沉积方法的原理是通入反应气体，反应气体为1％～8％含量的CH4/H2，反应气体经过微波源解离，形成含碳基团，在基板表面团聚生长，反应气体可以通入0.01～0.1％含量的N2提高反应速率，同时可以通入1％含量的氧气去除生长过程中的非金刚石相碳成分，提高金刚石纯度。
具体的，在S5和X4中，研磨通过不同研磨材料选择搭配，对金刚石膜片表面进行磨平，经过研磨之后表面粗糙度达到0.5um。
具体的，在S6和X6中，金刚石膜片的生长面抛光方式为机械式干抛、或者化学辅助抛光中的一种，抛光砂轮为树脂类、陶瓷类、金属类砂轮中的一种，抛光后金刚石的表面粗糙度达到2nm。
具体的，在S5和X6中，退火温度为800℃，退火时间为160min。
具体的，在S7中，基底去除的方式采用研磨去除、化学去除和激光剥离中的一种。
根据上述技术方案对本方案工作步骤进行总结梳理：本发明中，通过在基板上使用旋涂方式、丝网印刷、超声附着和离子体蚀刻等方式形成金刚石晶种，再通过使用微波等离子体气象沉积方法和热丝反应法等方法使金刚石生长，然后使用抛光砂轮对金刚石的生长面进行研磨和抛光，依据用途可以对金刚石的生长面做双面研磨处理，使两面粗糙度接近一致，最后根据不同用途进行去除基板，可灵活选择生产规格，提高了生产效率，便于自动化生产，采用本发明方法生产多晶金刚石膜片，经过抛光之后表面粗糙度能达到0.1～10nm，可以做为衬底应用于外延生长，也可以用于金刚石和器件的键合，同时通过退火使金刚石膜片能够达到良好的键合强度，消除了热失配造成的热应力问题，对维持金刚石膜片与基底之间的粘结强度和增加金刚石膜片的机械性能具有较好的效果。
本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种金刚石膜片制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、选择合适的基板，对基板进行清洁；
S2、在基板上形成金刚石晶种；
S3、使用微波等离子体气相沉积方法或者热丝反应法方法使金刚石生长；
S4、退火；
S5、金刚石膜片研磨；
S6、金刚石膜片抛光；
S7、基板去除；
S8、对金刚石膜片进行激光切割；
S9、成品清洗；
本发明还提供了另一种生产方法：
X1、选择合适的基板，对基板进行清洁；
X2、在基板上形成金刚石晶种；
X3、使用微波等离子体气象沉积方法或者热丝反应法方法使金刚石生长；
X4、退火；
X5、双面研磨；
X6、双面抛光；
X7、对金刚石膜片进行激光切割；
X8、成品清洗；
在所述S4和所述X4中，退火工序为将金刚石膜片放入高温退火炉内，炉内通入氢气氛或者惰性气体氛围，升温至退火温度，氢气氛有助于金刚石膜片内部非金刚石相或者杂质氢化分解，退火有助于去除金刚石膜片内应力。
2.根据权利要求1所述的一种金刚石膜片制作方法，其特征在于：在所述S1和所述X1中，晶片基板为硅基板、蓝宝石、碳化硅和氮化镓中的一种，生长面粗糙度为0.5～20nm，金属基板为铜基板和钼基板中的一种，生长面粗糙度为100～800um。
3.根据权利要求1所述的一种金刚石膜片制作方法，其特征在于：在所述S1和所述X1中，所述基板清洁方式为化学处理和离子蚀刻中的一种或两种结合。
4.根据权利要求1所述的一种金刚石膜片制作方法，其特征在于：在所述S2和所述X2中，基板上形成金刚石晶种的方式为旋涂方式、丝网印刷、超声附着和先用等离子体蚀刻然后再超声附着中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种金刚石膜片制作方法，其特征在于：在完成所述S9和所述X8的步骤后，根据用途还可以对所述金刚石膜片进行金属化镀膜，金属化镀膜的材料为氮化铝、铜、镍、锡中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种金刚石膜片制作方法，其特征在于：在所述S5和所述X5中，所述研磨通过不同研磨材料选择搭配，对金刚石膜片表面进行磨平，经过研磨之后表面粗糙度达到0.1um～0.5um。
7.根据权利要求1所述的一种金刚石膜片制作方法，其特征在于：在所述S6和所述X6中，金刚石膜片的抛光方式为机械式干抛、或者化学辅助抛光中的一种，抛光砂轮为树脂类、陶瓷类、金属类砂轮中的一种，抛光后金刚石的表面粗糙度达到0.1～5nm。
8.根据权利要求1所述的一种金刚石膜片制作方法，其特征在于：在所述S4和所述X4中，退火温度为600～1000℃，退火时间为1～360min。
9.根据权利要求1所述的一种金刚石膜片制作方法，其特征在于：在所述S7中，基底去除的方式采用研磨去除、化学去除和激光剥离中的一种。
CN202210505935.XA 2022-05-10 2022-05-10 一种金刚石膜片制作方法 Pending CN114892141A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210505935.XA CN114892141A (zh) 2022-05-10 2022-05-10 一种金刚石膜片制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210505935.XA CN114892141A (zh) 2022-05-10 2022-05-10 一种金刚石膜片制作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114892141A true CN114892141A (zh) 2022-08-12

Family

ID=82721933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210505935.XA Pending CN114892141A (zh) 2022-05-10 2022-05-10 一种金刚石膜片制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114892141A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102157353A (zh) * 2010-12-03 2011-08-17 北京科技大学 一种高导热集成电路用金刚石基片的制备方法
CN103388131A (zh) * 2013-07-17 2013-11-13 沈阳医学院 ECR-PEMOCVD系统对InN/AlN/自支撑金刚石膜结构的制备方法
CN108336153A (zh) * 2017-12-29 2018-07-27 长沙新材料产业研究院有限公司 一种金刚石窗口密封器件及其制备方法
CN112376034A (zh) * 2020-10-26 2021-02-19 北京科技大学 一种带光学增透膜的金刚石制备方法
CN113174582A (zh) * 2021-04-22 2021-07-27 安徽新力电业科技咨询有限责任公司 微波等离子体化学气相沉积法制备金刚石膜方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102157353A (zh) * 2010-12-03 2011-08-17 北京科技大学 一种高导热集成电路用金刚石基片的制备方法
CN103388131A (zh) * 2013-07-17 2013-11-13 沈阳医学院 ECR-PEMOCVD系统对InN/AlN/自支撑金刚石膜结构的制备方法
CN108336153A (zh) * 2017-12-29 2018-07-27 长沙新材料产业研究院有限公司 一种金刚石窗口密封器件及其制备方法
CN112376034A (zh) * 2020-10-26 2021-02-19 北京科技大学 一种带光学增透膜的金刚石制备方法
CN113174582A (zh) * 2021-04-22 2021-07-27 安徽新力电业科技咨询有限责任公司 微波等离子体化学气相沉积法制备金刚石膜方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI719051B (zh) ＳｉＣ複合基板及其製造方法
US9752255B2 (en) Base material on which single-crystal diamond is grown comprised of a base substrate, bonded single-crystal MgO layer, and heteroepitaxial film, and method for manufacturing a single-crystal diamond substrate on the base material
RU2720397C2 (ru) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОЙ ПОДЛОЖКИ SiC И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПОДЛОЖКИ
TWI736554B (zh) ＳｉＣ複合基板之製造方法
JP5377212B2 (ja) 単結晶ダイヤモンド基板の製造方法
TWI738665B (zh) ＳｉＣ複合基板之製造方法
CN105914139A (zh) 一种石墨烯上自组织成核外延GaN材料的方法
CN104736477A (zh) 纳米碳膜的制造方法及纳米碳膜
CN110172732A (zh) 利用过渡金属氮化物牺牲层制备氮化物单晶衬底的方法
JP2002348198A (ja) 半導体素子エピタキシャル成長用基板及びその製造方法
CN112695292A (zh) 一种金刚石涂层研磨材料及其制备方法
CN111129184A (zh) 一种高效散热半导体衬底及其制备方法
CN114672877A (zh) 一种提高SiC表面金刚石形核密度的方法
CN113089093B (zh) 金刚石半导体结构的形成方法
CN112899774B (zh) 一种天然金刚石同质外延生长单晶金刚石的方法
CN114892141A (zh) 一种金刚石膜片制作方法
CN114457425B (zh) 一种碳化硅籽晶重复循环利用的方法、装置
CN113174582A (zh) 微波等离子体化学气相沉积法制备金刚石膜方法
CN114525582B (zh) 一种单晶金刚石及制备方法
CN115198358B (zh) 一种大尺寸hpht金刚石单晶片同质外延生长方法
CN115386959B (zh) 一种氮化镓生长方法及氮化镓
CN113594110B (zh) 一种半导体器件及其制备方法
JP2012001394A (ja) 単結晶ダイヤモンド成長用の基材及び単結晶ダイヤモンドの製造方法
CN208379051U (zh) 一种生长单晶金刚石的生长结构
CN114883479A (zh) 应用于fbar的高质量单晶压电薄膜及谐振器结构制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination