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　　申请号：201510023907.4

       申请人：王宏兴

       发明人：王宏兴 李硕业 王玮 张景文 卜忍安 侯洵

       摘要： 本发明公开了一种金刚石同质外延横向生长方法，包括步骤一、在单晶金刚石衬底表面沉积掩膜层；步骤二、在衬底沉积有掩膜层的表面进行图形化处理，形成图形化表面的衬底，该图形化衬底表面被分为同质外延生长区域和横向生长区域；步骤三、在同质外延生长区域进行金刚石同质外延生长，并在横向生长区域进行的金刚石横向生长。结合横向生长方法，对于现有的单晶金刚石同质外延生长技术进行改进，能够有效的生长出位错密度低、质量高、表面光滑的单晶金刚石薄膜，降低了外延生长电子器件级单晶金刚石薄膜的难度，提高了薄膜质量；同时该技术可以用于单晶金刚石薄膜生长结构的控制，以方便地获得MEMS等所需的单晶金刚石微结构。

       主权利要求：1.金刚石同质外延横向生长方法，其特征在于，步骤一、在单晶金刚石衬底表面沉积掩膜层；步骤二、在衬底沉积有掩膜层的表面进行图形化处理，形成图形化表面的衬底，该图形化衬底表面被分为同质外延生长区域和横向生长区域；步骤三、通过在同质外延生长区域进行金刚石同质外延生长，并在横向生长区域进行金刚石横向生长，在衬底上生长出单晶金刚石薄膜。

       2.如权利要求1所述的金刚石同质外延横向生长方法，其特征在于，所 述步骤二的具体方法为：采用阻挡金刚石生长的物质膜作为掩膜层，通过光 刻工艺对掩膜层进行图形化处理，经过刻蚀而裸露的单晶金刚石衬底表面区 域为同质外延生长区域，未经刻蚀的掩膜覆盖区域为横向生长区域。

       3.如权利要求2所述的金刚石同质外延横向生长方法，其特征在于，采 用二氧化硅作为掩膜生成图形化表面衬底的方法具体为，在单晶金刚石衬底 表面形成二氧化硅薄膜；在二氧化硅薄膜上旋涂感光胶，利用光刻工艺，曝 光显影出同质外延生长区域；再以感光胶膜为掩膜刻蚀掉裸露的二氧化硅薄 膜，使单晶金刚石衬底表面裸露出来，从而获得用二氧化硅作为横向生长区 域掩膜的单晶金刚石衬底。

       4.如权利要求2所述的金刚石同质外延横向生长方法，其特征在于，采 用铱作为掩膜生成图形化表面衬底表面的方法具体为，在单晶金刚石衬底表 面旋涂上感光胶，再利用光刻工艺曝光显影出横向生长区域，然后在该衬底 表面形成金属铱薄膜，然后将感光胶膜及其上的铱膜剥离，获得以铱作为横 向生长区域掩膜的单晶金刚石衬底。

       5.如权利要求1所述的金刚石同质外延横向生长方法，其特征在于，所 述步骤二的具体方法为：采用能够阻挡氧等离子体刻蚀的物质膜作为掩膜， 利用反应离子刻蚀技术对掩膜进行图形化处理，通过氧等离子体刻蚀金刚石 衬底表面并形成沟道，最后剥离衬底上的掩膜，未刻蚀区域为同质外延生长 区域，刻蚀沟道区域为横向生长区域。

       6.如权利要求5所述的金刚石同质外延横向生长方法，其特征在于，采 用铝作为掩膜生成图形化衬底表面形成沟道的方法具体为，在单晶金刚石衬 底表面旋涂上感光胶，利用光刻工艺曝光显影出同质外延生长区域，再在衬 底表面形成金属铝膜，然后将感光胶膜及其上的铝膜剥离，再通过氧等离子 体刻蚀单晶金刚石衬底表面形成沟道，最后用盐酸去除单晶金刚石表面的铝 膜，从而获得表面具有刻蚀沟道的单晶金刚石衬底。

       7.如权利要求1至6中任意一项所述的金刚石同质外延横向生长方法， 其特征在于，步骤三的具体方法为：采用微波等离子体CVD设备，在图形 化的单晶金刚石衬底上同质外延生长区域外延生长单晶金刚石薄膜，再在该 单晶金刚石薄膜侧面进行横向生长，从而获得低位错、高质量的单晶金刚石 薄膜。

       8.如权利要求7所述的金刚石同质外延横向生长方法，其特征在于，所 述的单晶金刚石薄膜为单晶金刚石连续膜、单晶金刚石不连续膜或单晶金刚 石微结构薄膜。

       9.如权利要求8所述的金刚石同质外延横向生长方法，其特征在于，将 以二氧化硅材质作为单晶金刚石衬底表面掩膜层并图形化后生长出单晶金 刚石连续膜，通过光刻工艺结合刻蚀技术，使部分二氧化硅裸露，再利用湿 法刻蚀将二氧化硅膜去除，即获得单晶金刚石微通道结构。

       10.如权利要求7所述的金刚石同质外延横向生长方法，其特征在于，所 述的横向生长速率约为纵向生长速率的2倍。