CN116926668A - 制造多个单晶cvd合成金刚石的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造多个单晶体CVD合成金刚石的方法，该方法包括：用多晶CVD金刚石材料的层涂覆载体基底；将多个单晶金刚石基底结合到载体基底上的多晶CVD金刚石材料层；在所述多个单晶金刚石基底上生长单晶CVD金刚石材料以形成多个单晶CVD金刚石；和将所述多个单晶CVD金刚石从载体基底上的多晶CVD金刚石材料层以及在所述多个单晶CVD金刚石之间生长的任何多晶CVD金刚石材料分离，以便产生多个单独的单晶CVD金刚石。

Description

制造多个单晶CVD合成金刚石的方法
本申请是优先权日为2015年9月23日、发明名称为“制造多个单晶CVD合成金刚石的方法”的中国发明专利申请第201680068394.1号(相应的国际申请号为PCT/EP2016/071721)的分案申请。
技术领域
本发明的实施方案涉及制造多个单晶CVD(化学气相沉积)合成金刚石的方法。
背景技术
用于金刚石材料合成的CVD工艺目前在本领域是公知的。可以在以下特刊中找到关于金刚石材料的化学气相沉积的有用背景信息：Journal of Physics：CondensedMatter,Vol.21,No.36(2009)，其致力于金刚石相关的技术。例如R.S Balmer等人的综述文章给出CVD金刚石材料、技术和应用的全面概述(参见“Chemical vapour depositionsynthetic diamond:materials,technology and applications”J.Phys.:CondensedMatter,Vol.21,No.36(2009)364221)。
在与石墨相比金刚石为亚稳定的区域中，在CVD条件下金刚石的合成是由表面动力学而不是体积热力学驱动。通常使用小部分的碳(典型地<5％)在过量的分子氢中执行经由CVD的金刚石合成，所述碳典型为甲烷形式，然而也可以使用其它含碳气体。如果将分子氢加热到超过2000K的温度，则存在至原子氢的明显离解。各种方法可用于加热含碳的气体物类和分子氢以便产生用于CVD合成金刚石生长的反应性的含碳自由基和原子氢，包括：电弧喷射、热丝、直流电弧、氧-乙炔火焰和微波等离子体。在包括WO 2012/084657、WO 2012/084655、WO 2012/084658、WO 2012/084659、WO 2012/084660和WO 2012/084661的专利文献中描述了适用于金刚石合成的微波等离子体激活的CVD反应器的各个方面。
在合适的基底材料存在时，可以沉积CVD合成金刚石材料。可以在非金刚石基底上形成多晶CVD金刚石材料，该非金刚石基底典型地由碳化物形成材料形成，例如硅、碳化硅或难熔金属(例如钼、钨、钛等)。可以通过在单晶金刚石基底上的同质外延生长形成单晶CVD合成金刚石材料。由于晶界的避免，单晶CVD金刚石材料对于某些应用具有若干优点，例如对于热扩散应用的较高的热导率以及对于某些光学应用的较低光散射。然而，迄今为止，单晶CVD金刚石材料仅以相对较小的尺寸可获得，因此对于许多应用，多晶CVD金刚石部件仍然是优选的，例如对于大面积的光学窗口和散热器。还提出通过提供包含结合到多晶CVD金刚石载体晶片上的多个单晶金刚石基底的复合晶片将单晶CVD金刚石材料的更极端特性与大面积多晶CVD金刚石晶片结合。在WO 2005/010245中描述了这样的复合基底并且所述基底包含多晶CVD金刚石支撑层和固定到多晶CVD金刚石支撑层上的多个单晶金刚石基底。然后可以在所述多个单晶金刚石基底上制造器件结构。WO 2005/010245中描述了将单晶金刚石基底结合到多晶CVD金刚石支撑层的多种方法，包括使用粘合剂例如胶合或钎焊。WO2005/010245还表明优选的结合方法是通过将多晶CVD金刚石支撑层直接生长到单晶金刚石基底的阵列上的直接金刚石与金刚石结合。例如，WO 2005/010245建议可以将单晶金刚石基底钎焊到背衬晶片(例如硅、钨或多晶金刚石)以及在其上生长的多晶CVD金刚石层。随后，可以保留或去除背衬晶片，例如以便提供多晶CVD金刚石晶片，其中设置多个单晶金刚石基底，使单晶金刚石基底的两个表面都暴露，例如以便提供光学窗口。
考虑到单晶CVD金刚石生长，在单个生长进程中合成多个单晶CVD金刚石在商业上是有利的。通过在载体基底上提供多个单晶金刚石基底，可以在单个CVD生长进程中制造多个单晶CVD合成金刚石。载体基底典型地由碳化物形成材料例如硅、碳化硅或难熔金属(例如钼、钨、钛等)形成。例如，可以将基底置于难熔金属载体基底上或者通过焊接或钎焊结合于此。用这个方法合成多个单晶CVD金刚石的一个问题是均匀性和产率。不均匀性可能存在于晶体形态、生长速率、开裂以及杂质的含量和分布方面。例如，如WO 2013/087697中所述，即使仔细地控制CVD金刚石生长化学，杂质的不均匀吸收仍可能发生，这是因为影响杂质吸收速率的生长表面上的温度变化。温度的变化还引起晶体形态、生长速率和开裂问题的变化。这些温度变化可以在相对于生长进程中的特定点处的生长方向的横向方向(空间分布)或者因生长进程的持续时间内的温度变化而平行于生长方向(时间分布)。变化可发生在单个CVD金刚石石料中，并且在多石合成工艺中也可发生在石料之间。因此，在多石合成工艺中，来自单一生长过程的产物金刚石石料中仅一部分可以满足目标规格。在这方面，WO2013/087697讨论了将单晶基底钎焊到难熔金属载体基底以及一些合适的钎焊合金以便在单晶金刚石基底和下面的难熔金属载体基底之间获得良好的附着性和热接触，以提高单晶CVD合成金刚石产品的均匀性和产率。
除上述之外，当来自载体基底的材料蚀被刻掉并在生长期间纳入单晶CVD金刚石材料中时，单晶CVD金刚石产品石料的污染会产生。在这方面，可以注意到CVD工艺中的杂质对制造的金刚石材料的类型是关键的。例如，可以将多种杂质有意地引入CVD工艺气体中，或者有意地从CVD工艺气体中排除，以便为特定应用设计CVD合成金刚石材料。此外，基底材料的性质和生长条件可以影响在生长期间纳入到CVD合成金刚石材料中的缺陷的类型和分布。描述各种类型的单晶CVD金刚石材料和制造方法的专利文献包括WO 01/096633、WO 01/096634、WO 2004/046427、WO 2007/066215、WO 2010010344、WO 2010010352、WO 03/052174、WO 2003/052177、WO 2011/076643和WO 2013/087697。
鉴于上述，显然有效的热管理和杂质的控制因此是根据目标规格以高产率获得均匀单晶CVD金刚石材料的关键特征。本发明实施方案的目的是解决这些问题并提供改进的单晶CVD金刚石生长工艺。
发明内容
如在背景部分中所述，诸如WO 2013/087697的现有技术提出了一种单晶CVD金刚石生长工艺，其中将单晶基底钎焊到难熔金属载体基底。在单晶金刚石基底上生长单晶CVD金刚石材料，然后从载体基底除去单晶CVD金刚石。还指出热管理是重要的并且公开了合适的钎焊合金，以便在单晶金刚石基底和下方的难熔金属载体基底之间获得良好的附着和热接触。
还如背景部分中所述，WO 2005/010245提出可以通过将单晶金刚石基底结合到诸如硅、钨或多晶金刚石的背衬晶片并在其上生长一层多晶CVD金刚石来制造包含多晶金刚石和单晶金刚石两者的复合晶片。WO 2005/010245还指出，在这样的工艺中，单晶金刚石材料可以在单晶金刚石基底上方生长，且多晶金刚石材料在单晶金刚石基底之间生长从而将它们结合在一起。提出可以控制生长条件，以便在单晶金刚石基底的前表面上提供单晶金刚石，该单晶金刚石与复合晶片的最终应用相容。作为替代，建议可以通过抛光将单晶金刚石基底上生长的单晶金刚石材料去除，或者在CVD金刚石附晶生长(overgrowth)期间通过掩蔽单晶金刚石基底来抑制单晶金刚石生长，使得仅多晶CVD金刚石在单晶金刚石基底之间生长。
虽然WO 2005/010245描述了将单晶金刚石基底结合到多晶金刚石背衬晶片并然后使金刚石材料附晶生长以便形成包含多晶金刚石和单晶金刚石的复合晶片，但是本发明涉及如下发现：在制造多个单独的单晶CVD金刚石的过程中提供多晶CVD金刚石背衬层是非常有利的。也就是说，类似于WO 2005/010245中公开的方法将单晶金刚石基底结合到多晶CVD金刚石背衬层，而不是如例如WO 2013/087697中所述那样在单晶CVD金刚石生长过程中将单晶金刚石基底结合到难熔金属载体基底。然而，与WO 2005/010245相反，在单晶CVD金刚石合成工艺中使用这样的方法，其中将单晶CVD金刚石从载体基底上的多晶CVD金刚石材料层和在多个单晶CVD金刚石之间生长的任何多晶CVD金刚石材料分离，以便产生多个单独的单晶CVD金刚石。在这方面，提供在最终制造步骤期间被完全丢弃的多晶CVD金刚石层看起来是违反直觉的。然而，已经发现，提供单晶金刚石基底与之结合的多晶CVD金刚石层允许对在单晶CVD金刚石生长工艺中在基底上生长的单晶CVD金刚石材料的更好热管理。此外，已经发现，在载体基底上提供多晶CVD金刚石材料的涂层有助于防止在生长期间单晶CVD金刚石材料被来自载体基底的材料污染。由此，在使单晶CVD金刚石从多晶CVD金刚石材料层分离之后，获得多个单独的单晶CVD金刚石，当与前述方法比较时，所述多个单独的单晶CVD金刚石根据期望的目标规格具有更高程度的均匀性。此外，在基底上生长单晶CVD合成金刚石材料之后，可以使多晶CVD金刚石材料层从下方的载体基底脱离，这允许更容易地提取单晶CVD合成金刚石产品，并且还允许再次使用载体基底。
如此，本文描述了制造多个单晶CVD金刚石的方法，该方法包括:
用多晶CVD金刚石材料的层涂覆载体基底；
将多个单晶金刚石基底结合到载体基底上的多晶CVD金刚石材料层；
在多个单晶金刚石基底上生长单晶CVD金刚石材料以形成多个单晶CVD金刚石；和
将所述多个单晶CVD金刚石从载体基底上的多晶CVD金刚石材料层以及在所述多个单晶CVD金刚石之间生长的任何多晶CVD金刚石材料分离，以便产生多个单独的单晶CVD金刚石。
可以通过在载体基底上的直接CVD金刚石生长将多晶CVD金刚石材料层涂覆到载体基底上。可以通过钎焊将多个单晶金刚石基底结合到载体基底上的多晶CVD金刚石材料层。选择钎焊合金以提供如下组合：单晶金刚石基底到多晶CVD金刚石材料层的良好附着以及在单晶金刚石基底和多晶CVD金刚石材料层之间的良好热接触。
有利地控制在所述多个单晶金刚石基底上的单晶CVD金刚石材料的生长，使得在单晶金刚石基底上的单晶CVD金刚石材料的垂直生长速率高于在单晶金刚石基底之间暴露的多晶CVD金刚石层上生长的多晶CVD金刚石材料的垂直生长速率。与WO 2005/010245相反，根据本发明的实施方案选择CVD金刚石合成化学以实现在单晶金刚石基底上的单晶CVD金刚石的高生长速率，而不是选择在单晶金刚石基底之间的多晶金刚石生长的高生长速率的CVD金刚石合成化学。在这方面，对于如例如在本说明书的背景部分中的引文中所指出的各种类型的单晶CVD金刚石材料的技术领域中，宽广范围的单晶CVD金刚石合成化学是已知的。本合成方法学适用于该范围的单晶CVD金刚石合成化学。技术人员可以为初始多晶CVD金刚石层以及为单晶CVD金刚石生长选择合适的生长条件，以确保在单晶CVD金刚石生长阶段期间多晶金刚石材料不过度生长超过(overgrow)单晶CVD金刚石。
选择和控制载体基底的表面粗糙度以及在其上结合单晶金刚石基底的多晶CVD金刚石层的厚度和纹理，以确保在制造之后并且在单晶基底附着之前以及在单晶CVD金刚石生长期间多晶CVD金刚石层保持附着到载体基底。还可以选择和控制载体基底的表面粗糙度以及多晶CVD金刚石层的厚度和纹理，以确保在单晶CVD金刚石生长之后多晶CVD金刚石层易于从载体基底除去，例如经由在单晶CVD金刚石生长之后的冷却步骤期间的自发脱离。这允许更容易地从多晶金刚石层提取多个单晶CVD金刚石石料。此外，这允许载体基底被再次使用，任选地在使用或使用批次之间具有再处理步骤。此外，单晶金刚石基底结合于其上的多晶CVD金刚石层的厚度有利地保持相对薄，以使生长该层的额外时间和费用最小化，然后当在生长之后单晶CVD金刚石脱离时将该层作为废料除去。与此同时，应使多晶CVD金刚石足够厚，以提供与其结合的单晶金刚石材料的有效热扩散和热管理。
附图说明
为了更好地理解本发明以及显示可如何实施本发明，现在将参考附图仅以举例方式描述本发明的实施方案，其中:
图1(a)到(g)说明了根据本发明实施方案的制造多个单晶CVD金刚石的方法的步骤。
具体实施方式
作为本发明单晶CVD金刚石合成工艺的初始步骤，如图1(a)中所示提供载体基底10。载体基底的合适材料包括碳化物形成材料例如硅，碳化硅或难熔金属例如钼、钨、钛等。载体基底典型地是圆柱形盘片的形式，将其加工至高度的平坦度和在盘片的相对主表面12、14之间的平行度。将载体基底的生长面14加工成受控的表面粗糙度。载体基底的典型参数包括下列的一种、多种或全部:
在范围30mm至200mm内的直径，任选50mm至120mm；
在范围1.5mm至20mm、3mm至20mm、任选地5mm至10mm内的厚度(厚度通常与直径成比例，例如50mm直径的载体可以具有约5mm的厚度，而120mm直径的载体可以具有约10mm的厚度)；
典型地小于5μm、2μm或1μm的表面粗糙度Ra，并且更典型地在范围0.05μm至0.3μm、任选地0.1μm至0.2μm内；和
具有不超过20μm的高度变化的表面平坦度，任选地不超过10μm或不超过5μm(同样，这通常与载体直径成比例)。
作为使用平坦载体基底的替代，载体可以包含凹进表面、弯曲表面(例如部分拱形，具有平坦部分用以在其上安置单晶金刚石基底)，或者包含底座。
一旦适当地制备，将载体基底安装在CVD反应器中并且在载体基底10的生长面上生长多晶CVD金刚石材料层16，如图1(b)中所示。与用于形成多晶CVD金刚石材料的涂层的生长条件相结合的载体基底表面粗糙度对于确保载体基底和多晶CVD金刚石材料层之间的恰当附着程度是重要的。特别地，对载体基底的表面粗糙度连同在其上生长的多晶CVD金刚石材料层的厚度和纹理进行选择和控制以确保在制造多晶CVD金刚石层之后冷却时以及在随后的单晶CVD金刚石生长期间(如下所述)多晶CVD金刚石层保持附着到载体基底。此外，载体基底和多晶CVD金刚石层之间的结合有利地充分弱，以致在单晶CVD金刚石生长过程之后冷却时，多晶CVD金刚石层从载体基底脱离。多晶CVD金刚石材料层的典型参数包括在如下范围内的厚度：20μm至200μm、任选地50μm至100μm、或50μm至80μm。生长较厚的层还将提供较大的表面晶粒尺寸。还应控制厚度均匀性，例如通过使用如本说明书背景部分中所述的合成技术在生长表面区域上方提供均匀的等离子体。
与多晶CVD金刚石层相关的因素包括以下:
i.生长温度，其高于用于随后的单晶CVD金刚石生长的生长温度，以帮助使单晶CVD金刚石生长阶段的冷却和再加热时的热诱导应力最小化。
ii.当在单晶CVD金刚石生长之前利用单晶金刚石基底蚀刻时，多晶CVD金刚石层是特别重要的。
iii.由于与(i)相同的原因(即最小化热诱导应力)，多晶CVD金刚石生长温度理想地超过或类似于单晶金刚石结合(钎焊)温度。
iv.多晶CVD金刚石的纹理理想地不是与单晶CVD金刚石形态相似的α(实际上1/α)形态，以便使在生长中的单晶CVD金刚石材料中的多晶金刚石竞争和应变最小化。
v.多晶金刚石层的厚度(和钎焊)部分有助于管理载体基底和单晶CVD金刚石材料之间的CTE失配，从而避免热诱导的机械应变并且使得能够使用较薄的单晶金刚石基底而没有显著的开裂。
vi.多晶CVD金刚石层的上部厚度由以下决定:
1.载体基底的表面粗糙度—对于给定的载体基底粗糙度如果使多晶金刚石层生长得太厚，那么多晶金刚石中的内在应力可导致多晶金刚石层从载体基底脱离。
2.成本和时间。
还可以在生长之后对多晶CVD金刚石层进行表面处理。
制造多晶CVD金刚石层的合适生长条件的实例如下:
H2＝500至4000sccm(标准立方厘米/分钟)；
CH4＝20至100sccm；
Ar＝10至50sccm；
基底温度＝1000至1200℃；
微波功率＝3至30kW；
压力＝100至300托(13至40千帕)；和
载体基底的直径＝30mm至200mm。
在生长多晶CVD金刚石层之后，将涂覆金刚石的载体基底从CVD反应器中移出。使用钎焊合金将多个单晶金刚石基底结合到载体基底上的多晶CVD金刚石材料层。用于将单晶金刚石基底安装在涂覆金刚石的载体基底上的工艺的细节如下:
将钎焊合金的钎焊“垫”(例如为箔、糊或粉末的形式，典型为正方形，并且包括含金、钽、钯和/或钛中的一种或多种的组合物，例如TiCuAg、Pd/Au/Ti、Au/Ta或类似物)单独地布置在涂覆多晶金刚石的载体基底上并且将单晶金刚石基底置于钎焊垫顶部(例如以同心构造)；
将该组件安装在真空室中，并且在亚大气压下的还原性气氛(H2/Ar气体混合物)中通过感应加热来加热，使用高温计来监测温度；
控制温度上升/下降以确保工艺的均匀性，并且降低因金刚石与钎焊合金之间的热膨胀系数失配而引起的热冲击；
当温度超过钎料(对于金为1064℃)的熔点时，其以如下方式熔融和流动：在多晶金刚石层和每个单晶金刚石基底之间产生均匀的钎焊材料层。
前述工艺确保钎焊层的均匀的机械性能和热性能。过多的钎焊并且其能够流动/润湿基底的侧边以及到达生长表面上。钎焊的清洁度对于实现良好的钎焊均匀性也是重要的。
所得结构显示在图1(c)中并且其包含载体基底10、多晶CVD金刚石涂层16、和通过钎焊接合18结合到多晶CVD金刚石涂层16的多个单晶金刚石基底20。单晶金刚石基底和多晶CVD金刚石材料层之间的结合对于在基底上方的后续单晶CVD金刚石生长具有均匀的机械性能和热性能。此外，有可能使用这种构造将大量的单晶金刚石基底结合，例如>5、>10、>20、>50、>90、>100或>150，任选小于500，和/或使得单晶金刚石基底覆盖载体基底的上表面的至少10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％，任选地小于90％。
在制备如图1(c)中所示的复合基底结构之后，将复合基底结构再次装入CVD反应器中并使其经历单晶CVD金刚石生长过程。宽广范围的单晶CVD金刚石材料和相关生长条件在本领域中是已知的，包括高纯度工艺、氮掺杂工艺、硼掺杂工艺、共掺杂工艺和分层单晶CVD金刚石生长工艺。在单晶CVD金刚石生长之后，形成如图1(d)中所示的结构，其包含载体基底10、多晶CVD金刚石涂层16、通过钎焊接合18结合到多晶CVD金刚石涂层16的多个单晶金刚石基底20、以及位于单晶金刚石基底20上的多个单晶CVD金刚石22。单晶CVD金刚石生长工艺通常使用有利于单晶CVD金刚石生长的CVD生长参数。由此，在该工艺中控制在所述多个单晶金刚石基底上的单晶CVD金刚石材料的生长，使得在单晶金刚石基底上的单晶CVD金刚石材料的垂直生长高于在单晶金刚石基底之间暴露的多晶CVD金刚石层上生长的多晶CVD金刚石材料的垂直生长。不可避免地，在单晶金刚石基底之间将存在一定程度的多晶CVD金刚石生长24。然而，可以选择生长条件以确保多晶CVD金刚石材料不过度生长超过(overgrow)单晶CVD金刚石材料或者以其它方式与单晶CVD金刚石生长竞争。例如，根据某些实例，在超过1000℃的温度下生长多晶CVD金刚石层，并且在低于1000℃的温度下生长单晶CVD金刚石。使用对于多晶CVD金刚石层和单晶CVD金刚石不同的生长制度有助于确保多晶CVD金刚石材料不与单晶CVD金刚石生长过分地竞争。
尽管使生长条件为单晶CVD金刚石材料的垂直生长速率高于多晶CVD金刚石材料的垂直生长速率是有利的，但是对于某些低生长速率单晶CVD金刚石材料，单晶CVD金刚石的生长速率可以稍微低于多晶CVD金刚石材料的生长速率。这是可允许的，因为安装在多晶CVD金刚石层上的单晶金刚石基底确保其上生长的单晶CVD金刚石材料初始位置高于多晶CVD金刚石层。由此，可以在其上生长薄的单晶CVD金刚石层，在多晶CVD金刚石材料赶上单晶CVD金刚石之前，该薄的单晶CVD金刚石层具有比多晶CVD金刚石材料更慢的生长速率。例如，所述单晶CVD金刚石生长速率与所述多晶CVD金刚石生长速率的比率可以是>0.5、>0.75、>1.0、>1.5、>1.75或>2。
在单晶CVD金刚石22的生长之后，终止生长操作。有利地，以一定速率冷却如图1(d)中所示的复合结构，该速率足以使多晶CVD金刚石层16从载体基底10自发地脱离，以形成图1(e)中所示的独立式金刚石复合结构。如果不发生自发性脱离，那么可以通过合适的机械方式使载体基底10分离。
在基底上单晶CVD金刚石生长期间在基底之间存在一定水平的多晶CVD金刚石生长是有利的，因为这可以有助于实现在单晶CVD金刚石生长步骤之后的冷却期间多晶CVD金刚石层从下面的载体基底的自发脱离。例如:
提供合适的载体基底粗糙度并在其上生长多晶CVD金刚石层至合适的初始厚度，使得在冷却时该层保持附着于载体基底，即由于提供相对较薄的层，在冷却时热致应力相对较低的并且因此保持附着；
然后，在单晶CVD金刚石生长步骤期间，多晶CVD金刚石层生长得更厚但保持附着于载体基底，这归因于载体基底的所选粗糙度；和
最后在单晶生长步骤之后的冷却期间，多晶CVD金刚石的较厚层产生比多晶CVD金刚石的初始薄层更高程度的热诱导应力，并且导致在单晶生长步骤之后冷却时多晶CVD金刚石层从载体基底自发脱离。
有利地，钎焊接合18也在冷却时自发地断裂，使得可以将单晶CVD金刚石22简单地从多晶CVD金刚石层上揭掉。作为替代，在除去载体基底10之后可以通过机械方式或激光切割提取单晶CVD金刚石。在将多个单晶CVD金刚石从多晶CVD金刚石材料层分离之前，通常将多晶CVD金刚石材料层22从载体基底10上移除。然后可以再次准备载体基底10以进一步使用并且将其循环到图1中通过虚线所示的步骤(a)。
在提取单晶CVD金刚石22之后，单晶金刚石基底20仍然附着，如图1(f)中所示。对于某些应用，可以使单晶金刚石基底20保持在单晶CVD金刚石22上。对于其中整个单晶金刚石必须是由单晶CVD金刚石材料形成的类型的其它应用，那么可以通过例如激光切割除去基底20以产生如图1(g)中所示的单晶CVD金刚石22。然后可以根据期望的最终应用对这些进一步加工。例如，可以将单晶CVD金刚石切割成板，加工成透镜、棱镜或机械工具零件，或切割成用于珠宝应用的宝石。
本发明合成技术的关键优点是所得单晶CVD金刚石在参数方面是高度均匀的，例如α生长参数、厚度均匀性和材料品质均匀性。例如，所述多个单独的单晶CVD金刚石可以具有<1、<0.5、<0.3、<0.2或<0.1的α生长参数的变化。
虽然已经参照实施方案具体显示和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求书限定的本发明范围的情况下，可以进行形式和细节方面的各种改变。

Claims (16)

1.一种制造多个单晶CVD金刚石的方法，该方法包括：
用多晶CVD金刚石材料的层涂覆载体基底；
将多个单晶金刚石基底结合到载体基底上的多晶CVD金刚石材料层；
在所述多个单晶金刚石基底上生长单晶CVD金刚石材料以形成多个单晶CVD金刚石；和
将所述多个单晶CVD金刚石从载体基底上的多晶CVD金刚石材料层以及在所述多个单晶CVD金刚石之间生长的任何多晶CVD金刚石材料分离，以便产生多个单独的单晶CVD金刚石。
2.根据权利要求1所述的方法，其中选择和控制载体基底的表面粗糙度以及在其上生长的多晶CVD金刚石层的厚度和纹理，以确保在制造所述多晶CVD金刚石层之后冷却时以及在将所述多个单晶金刚石基底结合到载体基底上的多晶CVD金刚石层之后在单晶CVD金刚石生长期间所述多晶CVD金刚石层保持附着到载体基底。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述载体基底由碳化物形成材料制成。
4.根据权利要求1所述的方法，其中载体基底具有在范围30mm至200mm内的直径。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述载体基底具有在范围3mm至20mm内的厚度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述载体基底具有在范围0.05μm至0.3μm内的表面粗糙度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述载体基底具有不超过20μm的高度变化的表面平坦度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中在载体基底上形成的多晶CVD金刚石层具有在范围20μm至200μm内的厚度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中在所述载体基底上形成的多晶CVD金刚石层的厚度在范围50μm至100μm内。
10.根据权利要求1所述的方法，其中使用钎料或焊料经由钎焊或焊接将所述多个单晶金刚石基底结合到载体基底上的多晶CVD金刚石材料层。
11.根据权利要求10所述的方法，其中通过在还原气氛中加热来实现单晶金刚石基底和多晶CVD金刚石材料层之间的结合。
12.根据权利要求11所述的方法，其中通过感应加热实现所述加热。
13.根据权利要求1所述的方法，其中控制在所述多个单晶金刚石基底上的单晶CVD金刚石材料的生长，使得所述单晶CVD金刚石生长速率与所述多晶CVD金刚石生长速率的比率为>0.5、>0.75、>1.0、>1.5、>1.75或>2。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个单独的单晶CVD金刚石具有<1、<0.5、<0.3、<0.2或<0.1的α生长参数变化。
15.根据权利要求1所述的方法，其中在超过1000℃的温度下生长多晶CVD金刚石材料层，并且在低于1000℃的温度下生长单晶CVD金刚石。
16.根据权利要求1所述的方法，其中在将所述多个单晶CVD金刚石从多晶CVD金刚石材料层分离之前，将所述多晶CVD金刚石材料层从所述载体基底除去。
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