一种用于MPCVD设备的偏压基台结构的制作方法

本技术涉及单晶金刚石制备，尤其涉及一种用于mpcvd设备的偏压基台结构。

背景技术：

1、金刚石作为一种超宽禁带宽度的半导体材料，凭借高热导率、高折射率、高载流子迁移率和高耐磨性等优异特性，在高功率、高频电子器件等领域具有不可替代的应用价值，其中单晶金刚石因无不规则晶界、缺陷密度低的特点，成为该领域的核心选择，然而，天然大尺寸单晶金刚石储备稀缺且价格昂贵，难以满足工业化应用需求，因此人工培育单晶金刚石成为研究热点，微波等离子体化学气相沉积技术作为制备大尺寸单晶金刚石的首选方法，通过微波将反应气体激发为等离子体，使其在衬底表面沉积形成金刚石薄膜，具有无污染、可控性好、沉积参数稳定及薄膜质量高等优势，实践表明，在衬底施加偏压可加速等离子体对衬底的轰击，促进金刚石成核，同时提高薄膜均匀性和沉积速率，因此偏压基台结构成为mpcvd设备中影响单晶金刚石制备效率和质量的关键组件。

2、现有技术中，mpcvd设备的偏压施加结构通常通过单一电极或引线将偏压引入反应腔体，其技术原理是利用电极与衬底或基台的直接接触，将外接电源的电压传递至沉积区域，以调控等离子体行为，机械结构上，多采用简单的金属探针或导电杆作为偏压传递介质，通过密封圈和固定件与腔体连接，以维持腔体的真空环境，绝缘设计则依赖单一绝缘垫片或套筒，分隔导电部件与腔体、基台等非导电结构，避免电势泄漏。

3、现有技术存在的关键问题是，难以在保证腔体真空度的前提下，实现对基台环和生长衬底分别施加不同偏压，导致偏压调控的针对性和灵活性不足，无法同时满足金刚石成核效率提升与电场分布均匀性优化的需求，为此提出一种用于mpcvd设备的偏压基台结构来解决上述问题。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本实用新型提供了一种用于mpcvd设备的偏压基台结构，旨在改善现有技术中难以在保证腔体真空度的前提下，对基台环和生长衬底分别施加不同偏压的问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

3、一种用于mpcvd设备的偏压基台结构，其特征在于，包括：

4、腔体，所述腔体内部设置有陶瓷套筒，所述腔体外侧装有外接电源的kf单芯电极，所述腔体内壁顶部设置有基台环；

5、基台垫板，所述基台垫板上表面设置有生长衬底；

6、铜台，所述铜台与所述基台垫板、所述铜台与所述腔体之间均设置有绝缘结构；

7、探针座与弹簧探针，其中所述弹簧探针为两根，两根所述弹簧探针均与所述探针座相连接，且套入所述陶瓷套筒后分别放置在所述腔体和所述铜台上，所述kf单芯电极与所述弹簧探针之间设置有偏压引线；

8、所述kf单芯电极和所述弹簧探针用于同时并分别向所述基台环和所述基台垫板施加不同的偏压。

9、作为上述技术方案的进一步描述：

10、所述绝缘结构包括绝缘环，所述绝缘环设置在所述腔体与所述基台环之间。

11、作为上述技术方案的进一步描述：

12、所述铜台与所述基台垫板之间设置有陶瓷垫板，所述腔体内部设置有定位销，所述陶瓷垫板和所述绝缘环均采用氮化铝陶瓷材质，且所述陶瓷垫板内部设置有偏心通孔。

13、作为上述技术方案的进一步描述：

14、多根所述弹簧探针均与所述探针座通过螺纹连接，所述探针座一侧设置内螺纹孔，一侧设置外螺纹，多根所述弹簧探针与所述内螺纹孔螺纹连接。

15、作为上述技术方案的进一步描述：

16、所述陶瓷套筒一侧设置有台阶，另一侧设置有卡口，所述探针座外螺纹侧穿过所述陶瓷套筒一侧的卡口，并用螺母固定，所述腔体和所述铜台内部设置有偏压通道，所述弹簧探针和所述探针座以及所述陶瓷套筒的连接件均通过所述陶瓷套筒一侧的台阶卡在偏压通道中。

17、作为上述技术方案的进一步描述：

18、所述偏压引线通过螺母与所述探针座及所述kf单芯电极连接，所述腔体与所述铜台之间设置有绝缘卡环。

19、作为上述技术方案的进一步描述：

20、所述腔体内部设置有水冷盖板，所述腔体内部设置有螺旋管，所述腔体外壁设置有左右对称的卡箍，所述腔体内部设置有支架密封圈，所述腔体内部设置有多个kf接口，多个kf接口均通过所述支架密封圈和所述卡箍使所述kf单芯电极与所述腔体连接，以保证所述腔体的真空状态。

21、作为上述技术方案的进一步描述：

22、所述铜台内部开设有定位销孔，所述陶瓷垫板和所述基台垫板内部开设有相同大小的通孔，所述生长衬底内部开设有相同大小的盲孔，所述定位销伸入所述铜台内部的定位销孔中，所述陶瓷垫板和所述基台垫板以及所述生长衬底依次套入所述定位销。

23、本实用新型具有如下有益效果：

24、实用新型中，该偏压基台结构通过偏压传递组件，在维持腔体良好真空环境的基础上，可借助外接电源向基台环和生长衬底分别施加不同偏压，不仅能促进金刚石快速形核，基台环的偏压还能优化电场分布均匀性，其绝缘结构能可靠隔离基台环、生长衬底与腔体、铜台，确保偏压精准作用于目标位置而不导致腔体和铜台带电，同时，弹簧探针与探针座的可调节连接方式保障了接触稳定性，偏压引线的布局也避免了对金刚石薄膜沉积质量的干扰，从而实现保证腔体真空度的前提下向基台环和生长衬底分别施加不同偏压的效果，解决了现有技术难以实现此操作的问题，提高了金刚石生长的成核效率与薄膜均匀性，进而提升了mpcvd设备制备单晶金刚石的效率。

1.一种用于mpcvd设备的偏压基台结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于mpcvd设备的偏压基台结构，其特征在于：所述绝缘结构包括绝缘环（15），所述绝缘环（15）设置在所述腔体（16）与所述基台环（9）之间。

3.根据权利要求2所述的一种用于mpcvd设备的偏压基台结构，其特征在于：所述铜台（4）与所述基台垫板（10）之间设置有陶瓷垫板（13），所述腔体（16）内部设置有定位销（12），所述陶瓷垫板（13）和所述绝缘环（15）均采用氮化铝陶瓷材质，且所述陶瓷垫板（13）内部设置有偏心通孔。

4.根据权利要求1所述的一种用于mpcvd设备的偏压基台结构，其特征在于：所述探针座（5）一侧设置内螺纹孔，一侧设置外螺纹，两根所述弹簧探针（8）均与所述探针座（5）通过螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于mpcvd设备的偏压基台结构，其特征在于：所述陶瓷套筒（7）一侧设置有台阶，另一侧设置有卡口，所述探针座（5）外螺纹侧穿过所述陶瓷套筒（7）一侧的卡口，并用螺母固定，所述腔体（16）和所述铜台（4）内部设置有偏压通道，所述弹簧探针（8）和所述探针座（5）以及所述陶瓷套筒（7）的连接件均通过所述陶瓷套筒（7）一侧的台阶卡在偏压通道中。

6.根据权利要求1所述的一种用于mpcvd设备的偏压基台结构，其特征在于：所述偏压引线（18）通过螺母与所述探针座（5）及所述kf单芯电极（2）连接，所述腔体（16）与所述铜台（4）之间设置有绝缘卡环（14）。

7.根据权利要求1所述的一种用于mpcvd设备的偏压基台结构，其特征在于：所述腔体（16）内部设置有水冷盖板（6），所述腔体（16）内部设置有螺旋管（17），所述腔体（16）外壁设置有左右对称的卡箍（1），所述腔体（16）内部设置有支架密封圈（3），所述腔体（16）内部设置有多个kf接口，多个kf接口均通过所述支架密封圈（3）和所述卡箍（1）使所述kf单芯电极（2）与所述腔体（16）连接，以保证所述腔体（16）的真空状态。

8.根据权利要求3所述的一种用于mpcvd设备的偏压基台结构，其特征在于：所述铜台（4）内部开设有定位销孔，所述陶瓷垫板（13）和所述基台垫板（10）内部开设有相同大小的通孔，所述生长衬底（11）内部开设有相同大小的盲孔，所述定位销（12）伸入所述铜台（4）内部的定位销孔中，所述陶瓷垫板（13）和所述基台垫板（10）以及所述生长衬底（11）依次套入所述定位销（12）。