CONTROLLING DOPING OF SYNTHETIC DIAMOND MATERIAL

• Main Authors: TWITCHEN, DANIEL JAMES, COE, STEVEN EDWARD, WILMAN, JONATHAN JAMES, BRANDON, JOHN ROBERT, MARKHAM, MATTHEW LEE, SCARSBROOK, GEOFFREY ALAN, WORT, CHRISTOPHER JOHN HOWARD
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 28.06.2012
• Subjects: AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUSPOLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR; BASIC ELECTRIC ELEMENTS; CHEMISTRY; CRYSTAL GROWTH; ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS; ELECTRICITY; METALLURGY; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE; SINGLE-CRYSTAL-GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL ORUNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL

A method of manufacturing synthetic CVD diamond material, the method comprising: providing a microwave plasma reactor comprising: a plasma chamber; one or more substrates disposed in the plasma chamber providing a growth surface area over which the synthetic CVD diamond material is to be deposited in use; a microwave coupling configuration for feeding microwaves from a microwave generator into the plasma chamber; and a gas flow system for feeding process gases into the plasma chamber and removing them therefrom, injecting process gases into the plasma chamber; feeding microwaves from the microwave generator into the plasma chamber through the microwave coupling configuration to form a plasma above the growth surface area; and growing synthetic CVD diamond material over the growth surface area, wherein the process gases comprise at least one dopant in gaseous form, selected from a one or more of boron, silicon, sulphur, phosphorous, lithium and beryllium at a concentration equal to or greater than 0.01 ppm and/or nitrogen at a concentration equal to or greater than 0.3 ppm, wherein the gas flow system includes a gas inlet comprising one or more gas inlet nozzles disposed opposite the growth surface area and configured to inject process gases towards the growth surface area, and wherein the process gases are injected towards the growth surface area at a total gas flow rate equal to or greater than 500 standard cm3 per minute and/or wherein the process gases are injected into the plasma chamber through the or each gas inlet nozzle with a Reynolds number a Reynolds number in a range 1 to 100. La présente invention concerne un procédé de fabrication de matériau de diamant CVD synthétique, le procédé comprenant : la production d'un réacteur à plasma à micro-ondes comprenant : une chambre à plasma ; un ou plusieurs substrats disposés dans la chambre à plasma présentant une surface de croissance sur laquelle le matériau de diamant CVD synthétique doit être déposé en utilisation ; une configuration de couplage de micro-ondes pour alimenter des micro-ondes depuis un générateur de micro-ondes dans la chambre à plasma ; et un système d'écoulement de gaz pour alimenter des gaz de traitement dans la chambre à plasma et les éliminer de celle-ci ; injecter des gaz de traitement dans la chambre à plasma ; alimenter des micro-ondes depuis un générateur de micro-ondes dans la chambre à plasma par l'intermédiaire de la configuration de couplage de micro-ondes pour former un plasma au-dessus de la surface de croissance ; et former un matériau de diamant CVD synthétique sur la surface de croissance, les gaz de traitement comprenant au moins un dopant sous forme gazeuse, choisi parmi un ou plusieurs parmi le bore, le silicium, le soufre, le phosphore, le lithium et le béryllium à une concentration égale ou supérieure à 0,01 ppm et/ou l'azote à une concentration égale à ou supérieure à 0,3 ppm, le système d'écoulement de gaz comprenant une entrée de gaz comprenant une ou plusieurs buses d'entrée de gaz disposées face à la surface de croissance et configurées pour injecter des gaz de traitement vers la surface de croissance, et les gaz de traitement étant injectés vers la surface de croissance à un débit de gaz total égal ou supérieur à 500 cm3 standard par minute et/ou les gaz de traitement étant injectés dans la chambre à plasma par l'intermédiaire de la ou chaque buse d'entrée de gaz avec un nombre de Reynolds dans une plage de 1 à 100.