热丝CVD金刚石技术方案

【前言】金刚石是自然界已发现的具有Zui高的硬度、强度、耐磨性材料，金刚石具有的热导率、透过波段、声速以及半导体特性和化学惰性等综合性能使其成为当今世界上Zui的全方位材料。上世纪80年代初期通过化学低压气相沉积生成金刚石薄膜(CVD)技术取得突破性进展，经过多年的研究发展，CVD金刚石生长技术已日渐成熟。目前已有四种形态的CVD金刚石产品进入市场，它们是：1)纯多晶金刚石厚片 2)涂层金刚石；3)大单晶金刚石；4)纳米金刚石膜。CVD金刚石的问世不仅可以带来巨大的经济效益，而更为重要的是，CVD金刚石可以把金刚石材料全方位特性应用发挥到及致，它必将成为世界工业经济的重要组成部分。

CVD金刚石沉积技术新发展

上世纪80年代初，欧、美、日等发达国家掀起了利用化学气相沉积合成金刚石新材料技术的研究。进入21世纪特别是自2002年以来，国外化学气相沉积(CVD)金刚石技术及相关加工技术取得了很大进展。主要体现在沉积技术，加工技术和应用等方面，一些CVD金刚石技术方法已经实现了工业化生产，一些以CVD金刚石为材料的工具产品也相继问世。

CVD金刚石沉积技术Zui新研究方向主要为：CVD同质外延生长金刚石单晶，CVD纳米级金刚石薄膜沉积及应用，CVD金刚石涂层工具工业化技术等。

热丝CVD技术

热丝CVD技术特点是沉积区域大，设备结构简单，操作容易。目前直径和厚度已分别达到300毫米和2毫米以上，热丝CVD技术在涂层应用方面取得了很好的成绩。

鹏城半导体热丝CVD设备方案

多领域 易操作 沉积区域大

热丝CVD金刚石主要用于微晶和纳米晶金刚石薄膜、导电金刚石薄膜、硬质合金基金刚石涂层刀具、陶瓷轴承内孔镀金刚石薄膜等。

可用于生产制造环保领域污水处理用的耐腐蚀金刚石导电电极。

可用于平面工作的金刚石薄膜制备，也可用于刀具表面或其它不规则表面的金刚石硬质涂层制备。

平面工作尺寸

圆形平面工作的尺寸：Zui大φ650mm。

矩形工作尺寸的宽度600mm/长度可根据镀膜室的长度确定（如：工件长度1200mm）。

配置冷水样品台。

热丝电源功率

可达300KW，1KW ～300KW可调（可根据用户工艺需求配置功率范围）

设备安全性

-电力系统的检测与保护

-设置真空检测与报警保护功能

-冷却循环水系统压力检测和流量检测与报警保护

-设置水压检测与报警保护装置

-设置水流检测报警装置

设备构成

真空室构成

双层水冷结构，立式圆形、立式D形、立式矩形、卧式矩形,前后开门，真空尺寸,根据工件尺寸和数量确定。

热丝

热丝材料：钽丝、或钨丝

热丝温度：1800℃～ 2500℃ 可调

样品台

可水冷、可加偏压、可旋转、可升降 ，由调速电机控制，可实现自动升降，（热丝与衬底间距在5 ～ 100mm范围内可调），要求升降平稳,上下波动不大于0.1mm。

工作气路（CVD）

工作气路根据用户工艺要求配置：

下面气体配置是某一用户的配置案例。

H2(5000sccm，浓度)

CH4(200sccm，浓度)

B2H6（50sccm，H2浓度99%）

Ar(1000sccm，浓度)

真空获得及测量系统

控制系统及软件

热丝CVD金刚石设备分类

实验型热丝CVD金刚石设备

单面热丝CVD金刚石设备

双面热丝CVD金刚石设备

生产型热丝CVD金刚石设备

可制备金刚石面积-宽650*1200mm

可制备金刚石φ650mm

团队经验

公司人才团队知识结构完整，有以哈工大教授和博士为核心的高水平材料研究和工艺研究团队；还有来自工业界的装备设计师团队，他们具有20多年的半导体材料研究、外延技术研究和半导体薄膜制备成套装备设计、生产制造的经验。

公司依托于哈尔滨工业大学（深圳），具备先进的半导体研发设备平台和检测设备平台，可以在高起点开展科研工作。公司总部位于深圳市光明区，设有中试基地，并在沈阳市设有全资子公司，具备半导体装备的研发、生产、调试以及半导体材料与器件的中试、生产、销售的能力。

鹏城半导体持续加强在热丝CVD金刚石技术的研究，突破关键技术，未来，我们将始终关注快速发展中的市场，努力培养深刻理解终端应用和客户需求的能力，不断提升与客户的关联性，致力为客户提供独特的增值解决方案。

鹏城半导体将始终满怀感恩之心，砺炼发展之力，在技术前沿，建设热丝CVD金刚石技术的道路上追求新的更大作为。

典型用户

采用热丝法，设计制造了金刚石薄膜制备设备，应用于金刚石薄膜材料的研究与生产。典型用户：中国科学院金属研究所。

微波CVD技术(MPACVD)

另一种有代表性的产业化生长技术是大功率(60kW)微波CVD技术。该技术制备的金刚石膜片，直径150ram，厚度2ram，其纯度与高质量的天然单晶金刚石几乎完全相同。MPACVD可用来制备UNCD(超纳米金刚石薄膜，)．采用该技术还可制备大单晶金刚石，CVD单晶金刚石重量已经达到10克拉，体积约550mm3。

纳米金刚石薄膜沉积技术

通过特殊的CVD技术，可以沉积出晶粒尺寸为纳米级的金刚石膜。

金刚石薄膜涂层技术

金刚石薄膜涂层技术主要是指在硬质合金表面沉积一层金刚石薄膜的技术。目前涂层技术已经基本实现了工业化生产，主要产品是切削工具，耐密部件等，如铣刀，钻头，大孔径拉丝模(硬质合金基体)。

金刚石涂层技术的关键是金刚石薄膜的附着力。一般可通过对硬质合金表面预处理增加表面的粗糙度，消除钴的影响及沉积工艺技术相结合等方法来达到提高附着力的目的。

结论

CVD金刚石膜材料的应用领域极为宽广，可开发的产品种类非常之多，市场潜力巨大。近年来我国CVD金刚石技术研究取得了有目共睹的进展，CVD金刚石的产量和质量都有很大程度的提升，CVD金刚石及其产品正在逐步进入市场。

免责声明：本文部分转载文章、图文、视频来自于网络，其版权和文责属原作者所有，若您是原作者不希望被转载，请联系我们处理(sales@hitsemi.com)。