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第5期 张玉军等：声表面波器件金刚石薄膜基片的制备工艺 .547 化，有的样品炸裂 [3]Zhang JZ.Processing Techniques of Polished Single-Crystal Sil- 实验在对衬底表面状态、金刚石膜形核密度、生 icon Wafers.Beijing:Chemical Industry Press,2005:94 (张厥宗，硅单晶抛光片的加工技术，北京：化学工业出版社， 长过程的稳定性（温度稳定性和过程稳定性）以及沉 2005:94) 积结束后系统缓慢降温等所有环节进行严格系统控 [4]Chang K P.Cheng W J.Jiang JC.et al.Selective deposition of 制后在单晶硅衬底上生长出了大面积、高质量的金 diamond films on Si(100)substrate.J Synth Cryst,2003,32 刚石薄膜13]，如图5所示 (6):610 薄膜的直径为50.8mm,单晶硅衬底的厚度为 (常开朋，程文娟，江锦春，等.金刚石膜在Si(100)衬底上的选 择沉积.人工晶体学报，2003,32(6)：610) 5mm,金刚石薄膜的厚度约为25m: [5]Lu F X.Tang WZ.Zhong G F.Economical deposition of a large area of high quality diamond film by a high power DC are plasma jet operating in a gas recycling mode.Diamond Relat Mater. 2000(9):1655 [6]Wang Q.Institution of Synthesis Techniques,Texture and Ad- hesion of CVD Diamond Coatings on Cemented Carbide Tools [Dissertation].Beijing:University and Science Technology Bei- jing,2001,52 (王强.硬质合金工具CVD金刚石涂层的制备技术、涂层组织 及结合力研究[学位论文]，北京：北京科技大学，2001：52) [7]Li X.Chen D Z.Zhang Y.An improvement on the quality of 图5硅衬底上大面积、高质量的金刚石薄膜 CVD diamond films on WCCo(YG6)substrate.Geoscience Fig.5 Large"area high-quality diamond films on silicon substrate 1998,12(2):289 (李询，陈代璋，张岩，提高WC℃。合金基底沉积金刚石膜质 4结论 量的研究.现代地质，1998,12(2)：289) (1)在相同的衬底温度下，甲烷浓度对金刚石薄 [8]Huang YS.Qiu W Q.Liu Z Y.Studies of nucleation of diamond 膜的晶粒尺寸起着决定性的作用，在本实验中甲烷 films grown by chemical vapor deposition.Vac Sci Technol. 2001,21(6):492 气体体积分数为1.8%时，晶粒最为细小，同时金刚 (黄元盛，邱万奇，刘正义·CVD金刚石形核的研究，真空科学 石薄膜的表面粗糙度最小，表面最为光滑 与技术，2001,21(6)：492) (2)在其他条件等同的情况下，衬底温度对金刚 [9]Huang Y S.Liu Z Y.Qiu W Q.Study on second nucleation 石薄膜的晶粒尺寸也有很大影响，在一定范围内， mechanism of CVD diamond films.Mater Sci Eng.2001,21 温度相对较低的衬底所生长的金刚石薄膜的晶粒尺 (1):50 (黄元盛，刘正义，邱万奇.CVD金刚石薄膜二次形核机制的 寸较小 研究.材料科学与工程，2001,21(1)：50) (③)在单品硅衬底上生长大面积、高质量的金刚 [10]Kim W K.Whang K W.Deposition of diamond film by a mag 石薄膜必须对衬底表面状态、金刚石膜形核密度、生 netized DC plasma jet.Mater Manuf Process.1993.8(1):83 长过程的稳定性（温度稳定性和过程稳定性）以及沉 [11]Zhong G F.Shen FZ.Tang WZ.et al.Effects of surface tem- 积结束后系统缓慢降温等所有环节进行严格系统控 perature on diamond films prepared by DC are plasma jet CVD 制才能实现 method.JUniv Sci Technol Beijing.1999.21(4):353 (钟国仿，申发振，唐伟忠，等·基片温度对直流电弧等离子体 参考文献 喷射沉积金刚石膜的影响.北京科技大学学报，1999,21(4)： 353) [1]Zhu W.Stoner B R.Williams B E.et al.Growth and characteri- [12]Wada N.Solin S A.Raman efficiency measurements of zation of diamond films on non-diamond substrates for electronic graphite.Phys B.1981.105:353 applications//Proceedings of the 30th IEEE Conference on Deci- [13]HuangT B.Liu J M.Zhong G F.et al.Preparation of large are sion and Control.Brighton,1991:621 free standing thick diamond wafers.J Univ Sci Technol Bei- [2]Chen JJ.Li D M.Pan F.Latest progress of surface acoustic de- jing,2000,22(3):234 vices made of diamond film.Vac Sci Technol,2003,23(6):417 (黄天斌，刘敬明，钟国仿，等，大面积无衬底自支撑金刚石厚 (陈菁菁，李冬梅，潘峰.金刚石声表面波器件的研究与进展· 膜沉积，北京科技大学学报，2000,22(3)：234) 真空科学与技术，2003,23(6)：417)化有的样品炸裂． 实验在对衬底表面状态、金刚石膜形核密度、生 长过程的稳定性（温度稳定性和过程稳定性）以及沉 积结束后系统缓慢降温等所有环节进行严格系统控 制后在单晶硅衬底上生长出了大面积、高质量的金 刚石薄膜［13］如图5所示． 薄膜的直径为50∙8mm单晶硅衬底的厚度为 5mm金刚石薄膜的厚度约为25μm． 图5 硅衬底上大面积、高质量的金刚石薄膜 Fig．5 Large-area high-quality diamond films on silicon substrate 4 结论 （1）在相同的衬底温度下甲烷浓度对金刚石薄 膜的晶粒尺寸起着决定性的作用．在本实验中甲烷 气体体积分数为1∙8％时晶粒最为细小同时金刚 石薄膜的表面粗糙度最小表面最为光滑． （2）在其他条件等同的情况下衬底温度对金刚 石薄膜的晶粒尺寸也有很大影响．在一定范围内 温度相对较低的衬底所生长的金刚石薄膜的晶粒尺 寸较小． （3）在单晶硅衬底上生长大面积、高质量的金刚 石薄膜必须对衬底表面状态、金刚石膜形核密度、生 长过程的稳定性（温度稳定性和过程稳定性）以及沉 积结束后系统缓慢降温等所有环节进行严格系统控 制才能实现． 参 考 文 献 ［1］ Zhu WStoner B RWilliams B Eet al．Growth and characterization of diamond films on non-diamond substrates for electronic applications∥ Proceedings of the30th IEEE Conference on Decision and Control．Brighton1991：621 ［2］ Chen J JLi D MPan F．Latest progress of surface acoustic devices made of diamond film．V ac Sci Technol200323（6）：417 （陈菁菁李冬梅潘峰．金刚石声表面波器件的研究与进展． 真空科学与技术200323（6）：417） ［3］ Zhang J Z．Processing Techniques of Polished Single-Crystal Silicon Wafers．Beijing：Chemical Industry Press2005：94 （张厥宗．硅单晶抛光片的加工技术．北京：化学工业出版社 2005：94） ［4］ Chang K PCheng W 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Q．Study on second nucleation mechanism of CVD diamond films． Mater Sci Eng200121 （1）：50 （黄元盛刘正义邱万奇．CVD 金刚石薄膜二次形核机制的 研究．材料科学与工程200121（1）：50） ［10］ Kim W KWhang K W．Deposition of diamond film by a magnetized DC plasma jet．Mater Manuf Process19938（1）：83 ［11］ Zhong G FShen F ZTang W Zet al．Effects of surface temperature on diamond films prepared by DC arc plasma jet CVD method．J Univ Sci Technol Beijing199921（4）：353 （钟国仿申发振唐伟忠等．基片温度对直流电弧等离子体 喷射沉积金刚石膜的影响．北京科技大学学报199921（4）： 353） ［12］ Wada N Solin S A． Raman efficiency measurements of graphite．Phys B1981105：353 ［13］ Huang T BLiu J MZhong G Fet al．Preparation of large are free standing thick diamond wafers．J Univ Sci Technol Beijing200022（3）：234 （黄天斌刘敬明钟国仿等．大面积无衬底自支撑金刚石厚 膜沉积．北京科技大学学报200022（3）：234） 第5期 张玉军等： 声表面波器件金刚石薄膜基片的制备工艺 ·547·