申請?zhí)枺?01510023907.4

       申請人：王宏興

       發(fā)明人：王宏興 李碩業(yè) 王瑋 張景文 卜忍安 侯洵

       摘要： 本發(fā)明公開了一種金剛石同質(zhì)外延橫向生長方法，包括步驟一、在單晶金剛石襯底表面沉積掩膜層；步驟二、在襯底沉積有掩膜層的表面進(jìn)行圖形化處理，形成圖形化表面的襯底，該圖形化襯底表面被分為同質(zhì)外延生長區(qū)域和橫向生長區(qū)域；步驟三、在同質(zhì)外延生長區(qū)域進(jìn)行金剛石同質(zhì)外延生長，并在橫向生長區(qū)域進(jìn)行的金剛石橫向生長。結(jié)合橫向生長方法，對于現(xiàn)有的單晶金剛石同質(zhì)外延生長技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，能夠有效的生長出位錯(cuò)密度低、質(zhì)量高、表面光滑的單晶金剛石薄膜，降低了外延生長電子器件級單晶金剛石薄膜的難度，提高了薄膜質(zhì)量；同時(shí)該技術(shù)可以用于單晶金剛石薄膜生長結(jié)構(gòu)的控制，以方便地獲得MEMS等所需的單晶金剛石微結(jié)構(gòu)。

       主權(quán)利要求：1.金剛石同質(zhì)外延橫向生長方法，其特征在于，步驟一、在單晶金剛石襯底表面沉積掩膜層；步驟二、在襯底沉積有掩膜層的表面進(jìn)行圖形化處理，形成圖形化表面的襯底，該圖形化襯底表面被分為同質(zhì)外延生長區(qū)域和橫向生長區(qū)域；步驟三、通過在同質(zhì)外延生長區(qū)域進(jìn)行金剛石同質(zhì)外延生長，并在橫向生長區(qū)域進(jìn)行金剛石橫向生長，在襯底上生長出單晶金剛石薄膜。

       2.如權(quán)利要求1所述的金剛石同質(zhì)外延橫向生長方法，其特征在于，所 述步驟二的具體方法為：采用阻擋金剛石生長的物質(zhì)膜作為掩膜層，通過光 刻工藝對掩膜層進(jìn)行圖形化處理，經(jīng)過刻蝕而裸露的單晶金剛石襯底表面區(qū) 域?yàn)橥|(zhì)外延生長區(qū)域，未經(jīng)刻蝕的掩膜覆蓋區(qū)域?yàn)闄M向生長區(qū)域。

       3.如權(quán)利要求2所述的金剛石同質(zhì)外延橫向生長方法，其特征在于，采 用二氧化硅作為掩膜生成圖形化表面襯底的方法具體為，在單晶金剛石襯底 表面形成二氧化硅薄膜；在二氧化硅薄膜上旋涂感光膠，利用光刻工藝，曝 光顯影出同質(zhì)外延生長區(qū)域；再以感光膠膜為掩膜刻蝕掉裸露的二氧化硅薄 膜，使單晶金剛石襯底表面裸露出來，從而獲得用二氧化硅作為橫向生長區(qū) 域掩膜的單晶金剛石襯底。

       4.如權(quán)利要求2所述的金剛石同質(zhì)外延橫向生長方法，其特征在于，采 用銥作為掩膜生成圖形化表面襯底表面的方法具體為，在單晶金剛石襯底表 面旋涂上感光膠，再利用光刻工藝曝光顯影出橫向生長區(qū)域，然后在該襯底 表面形成金屬銥薄膜，然后將感光膠膜及其上的銥?zāi)冸x，獲得以銥作為橫 向生長區(qū)域掩膜的單晶金剛石襯底。

       5.如權(quán)利要求1所述的金剛石同質(zhì)外延橫向生長方法，其特征在于，所 述步驟二的具體方法為：采用能夠阻擋氧等離子體刻蝕的物質(zhì)膜作為掩膜， 利用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)對掩膜進(jìn)行圖形化處理，通過氧等離子體刻蝕金剛石 襯底表面并形成溝道，最后剝離襯底上的掩膜，未刻蝕區(qū)域?yàn)橥|(zhì)外延生長 區(qū)域，刻蝕溝道區(qū)域?yàn)闄M向生長區(qū)域。

       6.如權(quán)利要求5所述的金剛石同質(zhì)外延橫向生長方法，其特征在于，采 用鋁作為掩膜生成圖形化襯底表面形成溝道的方法具體為，在單晶金剛石襯 底表面旋涂上感光膠，利用光刻工藝曝光顯影出同質(zhì)外延生長區(qū)域，再在襯 底表面形成金屬鋁膜，然后將感光膠膜及其上的鋁膜剝離，再通過氧等離子 體刻蝕單晶金剛石襯底表面形成溝道，最后用鹽酸去除單晶金剛石表面的鋁 膜，從而獲得表面具有刻蝕溝道的單晶金剛石襯底。

       7.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的金剛石同質(zhì)外延橫向生長方法， 其特征在于，步驟三的具體方法為：采用微波等離子體CVD設(shè)備，在圖形 化的單晶金剛石襯底上同質(zhì)外延生長區(qū)域外延生長單晶金剛石薄膜，再在該 單晶金剛石薄膜側(cè)面進(jìn)行橫向生長，從而獲得低位錯(cuò)、高質(zhì)量的單晶金剛石 薄膜。

       8.如權(quán)利要求7所述的金剛石同質(zhì)外延橫向生長方法，其特征在于，所 述的單晶金剛石薄膜為單晶金剛石連續(xù)膜、單晶金剛石不連續(xù)膜或單晶金剛 石微結(jié)構(gòu)薄膜。

       9.如權(quán)利要求8所述的金剛石同質(zhì)外延橫向生長方法，其特征在于，將 以二氧化硅材質(zhì)作為單晶金剛石襯底表面掩膜層并圖形化后生長出單晶金 剛石連續(xù)膜，通過光刻工藝結(jié)合刻蝕技術(shù)，使部分二氧化硅裸露，再利用濕 法刻蝕將二氧化硅膜去除，即獲得單晶金剛石微通道結(jié)構(gòu)。

       10.如權(quán)利要求7所述的金剛石同質(zhì)外延橫向生長方法，其特征在于，所 述的橫向生長速率約為縱向生長速率的2倍。