一种化学气相沉积装置
文献发布时间:2023-06-19 13:48:08
技术领域
本申请涉及气相沉积技术领域,特别是涉及一种具有导流装置的化学气相沉积装置。
背景技术
作为半导体工业中应用广泛的技术之一,化学气相沉积(Chemical VaporDeposition,CVD)是将含有原材料组分的气体(也可以被称为前驱体)输入高温沉积炉,通过扩散和对流等机理沉积在预制件上沉积一层固态薄膜并生成成品的工艺过程。
现有的高温沉积炉,前驱体被导入反应腔室内,在衬底材料表面分解反应沉积后,通过外部的真空泵在出气口被抽走,进而确保反应副产物抽离腔室,新的前驱体进入腔室。然而,这种进气排气结构,会导致前驱体及其他反应气体在腔体内的分布不均匀,且流动路径会主要集中在进气口到排气口的动线上,进而导致腔室内部的材料生长沉积不均匀,尤其在生长多片或者大尺寸的碳化硅材料时。另外,当生长多片或者大尺寸的薄膜材料例如碳化硅(SiC)材料时,由于腔体尺寸比较大,进气口和排气口的距离较长,且工艺周期长,在气相中的一些固态副产物容易附着在排气口处。长此以往,容易造成设备排气效率低或者排气口堵塞,对工艺和设备造成影响。
发明内容
本申请实施例所要解决的技术问题在于,沉积炉内气体分布不均匀,同时反应中所产生的固态副产物容易附着于排气口造成排气效率低或堵塞排气口。
为了解决上述技术问题,本申请提供一种具有导流装置的化学气相沉积装置,能够使炉体内气体的流动路径均匀分散,同时使固态副产物提前沉积,避免堵塞排气口。
为了实现上述目的,本申请公开一种化学气相沉积装置。该装置包括炉体、进气口、排气口以及导流装置。导流装置包括至少一个导流板。每一个导流板上开设有一个或以上通孔。当所述导流板的数量为两个或以上时,相邻的两个导流板上的通孔的中心点在同一投影面上的正投影不重叠。所述导流装置的最上层导流板所在平面分隔所述炉体内部为第一区域以及第二区域,所述进气口贯通外界与所述炉体内部的第一区域,所述排气口贯通外界与所述炉体内部的第二区域,所述导流装置设置于所述第二区域。
在一个可行的实现方式中,当所述导流板的数量为两个或以上时,所述两个或以上导流板中的每一个导流板平行设置,且中心点处于同一条直线上。
在一个可行的实现方式中,所述两个或以上导流板中的每一个导流板的中心点处于所述炉体的中心线上。
在一个可行的实现方式中,所述两个或以上导流板为等直径的圆盘,所述圆盘的厚度为2-3厘米,相邻的两个圆盘之间的距离为8-15厘米。
在一个可行的实现方式中,构成所述两个或以上导流板的圆盘中,在竖直方向从上往下的奇数序号的圆盘上的通孔开设方式相同,在竖直方向从上往下的偶数序号的圆盘上的通孔开设方式相同。
在一个可行的实现方式中,所述奇数序号的圆盘上开设有与其圆心同心的第一圆形通孔,围绕所述第一圆形通孔开设有多个第二圆形通孔,所述多个第二圆形通孔的圆心与所述圆盘的圆心之间的第一距离相同。
在一个可行的实现方式中,所述偶数序号的圆盘上围绕所述圆盘的圆心开设有多个第三圆形通孔,所述多个第三圆形通孔的圆心与所述圆盘的圆心之间的第二距离相同。
在一个可行的实现方式中,所述炉体的内部设置有两个或以上支撑件,所述支撑件用于支撑所述导流装置。
在一个可行的实现方式中,所述导流装置的底部设置有安装件,所述炉体内部设置有卡座,所述安装件与所述卡座配合固定,以使所述导流装置安装于所述炉体内部。
在一个可行的实现方式中,所述安装件为圆柱体,所述卡座为中空圆柱体;所述安装件的直径与所述卡座的内径相同,且所述安装件与所述卡座的高度一致;所述卡座的外径为所述内径的2-3倍。
在一个可行的实现方式中,所述导流装置还包括基板。所述至少一个导流板设置于所述基板之上,并平行于所述基板。且所述至少一个导流板中的每一个导流板的中心点与所述基板的中心点处于同一条直线上。
在一个可行的实现方式中,所述至少一个导流板中的每一个导流板的中心点与所述基板的中心点处于所述炉体的中心线上。
在一个可行的实现方式中,所述基板与所述至少一个导流板为等直径的圆盘,所述圆盘的厚度为2-3厘米,相邻的两个圆盘之间的距离为8-15厘米。
在一个可行的实现方式中,所述炉体的内部设置有两个或以上支撑件,所述支撑件用于支撑所述导流装置的基板。
在一个可行的实现方式中,所述导流装置的基板底部设置有安装件,所述炉体内部设置有卡座,所述安装件与所述卡座配合固定,以使所述导流装置安装于所述炉体内部。
实施本申请,具有如下有益效果:导流装置的特殊通孔设计可以优化炉体内部的气流流动路径,能让反应气体均匀分散,提高沉积效率,提升成品率。同时,导流装置位于排气口前端可以提前沉积反应副产物,降低副产物在排气口沉积导致排气口堵塞的风险。
附图说明
本申请将以示例性实施例的方式进一步说明,这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的,在这些实施例中,相同的编号表示相同的结构,其中:
图1是根据本申请的一些实施例所示的导流装置的示例性结构示意图;
图2是根据本申请的一些实施例所示的连接件的示例性结构示意图;
图3是根据本申请的一些实施例所示的导流板的示例性结构示意图;
图4是根据本申请的一些实施例所示的化学气相沉积装置的示例性结构示意图;
图5是根据本申请的一些实施例所示的安装件与卡座的示例性结构示意图;
图6是现有技术中的化学气相沉积装置中的气体流动示意图;以及
图7是根据本申请一些实施例所示的化学气相沉积装置中的气体流动示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进,因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中的元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”或“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请提供一个化学气相沉积用导流装置。该导流装置包括至少一个导流板。所述导流板的形状可以是任意的,例如,圆形、方形、三角形或其他不规则形状。其可以由耐高温材料制备而成。示例性的,所述导流板可以由氧化硅、刚化铝、氧化锆、石墨、碳纤维、陶瓷、复合材料、稀土金属的硼化物、碳化物、氮化物、硅化物、磷化物和硫化物等材料制成。在一些实施例中,所述导流板可以由石墨或碳碳复合材料制成。
在一些实施例中,每一个导流板上开设有一个或以上的通孔。所述通孔的形状可以是任选的。所述通孔可以是圆形通孔、椭圆形通孔、正边形通孔、三角形通孔、多边形通孔、螺旋形通孔或其他不规则形状通孔。当导流板上仅设置一个通孔时,所述通孔可以是发散状的螺旋形通孔,从所述导流板的中心向其边缘发散盘旋。当导流板上设置有两个或以上通孔时,这些通孔可以均匀分布在导流板上。例如,这些通孔呈环形阵列分布,并且环形阵列的中心与导流板的中心重合。各通孔的形状可以相同,也可以不相同。需要说明的是,所述通孔的数量和大小可以根据不同的应用场景而不同。例如,所述通孔的数量和大小可以根据导流板的大小而确定。同一个导流板上,可以开设有较多数量的较小大小的通孔,也可以开设有较少数量的较大大小的通孔。所述通孔的数量和大小本申请中不做具体限定。
在一些实施例中,当所述导流板的数量为两个或以上时,每一个导流板平行设置。例如,某一导流板上可以垂直设有立柱,其他导流板上设有安装孔。立柱依次卡入其他导流板的安装孔内,实现导流板之间的平行安装。在一些实施例中,所述至少一个导流板的最下层导流板上设置上设置有连接件,所述连接件垂直于所述最下层导流板,其余导流板可以依次平行地安装于所述连接件上,实现各个导流板之间的相互平行设置。所述连接件可以是等高的回转体。例如,等径圆柱体。导流板上可以另外开设有安装孔。该安装孔的大小可以与连接件的大小匹配。通过将连接件卡入安装孔,导流板可以平行地安装。连接件可以围绕该连接件的导流板的中心线对称分布设置。在一些实施例中,相邻的两个导流板上的通孔的中心点在同一投影面上的正投影不重叠。假定该投影面为相邻两个导流板的下层导流板,则下层导流板的通孔的中心点在该投影面上的正投影为中心点本身。上层导流板的通孔的中心点在下层导流板上的正投影与下层导流板的通孔的中心点不重叠。例如,若通孔为圆形通孔,上层导流板的圆形通孔的圆心在下层导流板上的正投影可以位于下层导流板上两个相邻圆形通孔的圆心的连线之上。
在一些实施例中,导流装置中的每一个导流板的中心点处在同一条直线上。在一些实施例中,导流装置的每一个导流板的中心点处在垂直于最下层导流板并通过该导流板中心点的直线上。例如,假定导流板为圆形板,则每一个导流板的轴心将重合。
在一些实施例中,所述两个或以上导流板可以是等直径的圆盘。圆盘的厚度可以是2-3厘米。可选地或优选地,圆盘的厚度可以是2.1-2.9厘米。可选地或优选地,圆盘的厚度可以是2.2-2.8厘米。可选地或优选地,圆盘的厚度可以是2.3-2.7厘米。可选地或优选地,圆盘的厚度可以是2.4-2.6厘米。可选地或优选地,圆盘的厚度可以是2.5厘米。相邻两个圆盘之间的距离可以是8-15厘米。可选地或优选地,相邻两个圆盘之间的距离可以是9-14厘米。可选地或优选地,相邻两个圆盘之间的距离可以是10-13厘米。可选地或优选地,相邻两个圆盘之间的距离可以是11-12厘米。
在一些实施例中,构成所述两个或以上导流板的圆盘中,在竖直方向从上往下的奇数序号的圆盘上的通孔开设方式相同,在竖直方向从上往下的偶数序号的圆盘上的通孔开设方式相同。所述奇数序号的圆盘上开设有与其圆心同心的第一圆形通孔,围绕所述第一圆形通孔开设有多个第二圆形通孔,所述多个第二圆形通孔的圆心与所述圆盘的圆心之间的第一距离相同。所述偶数序号的圆盘上围绕所述圆盘的圆心开设有多个第三圆形通孔,所述多个第三圆形通孔的圆心与所述圆盘的圆心之间的第二距离相同。
在一些实施例中,所述导流装置还可以包括基板。所述基板可以用于承载所述至少一个导流板。所述基板上可以垂直设置有连接件,所示至少一个导流板可以依次以垂直于所述连接件所在直线的方式安装于所述连接件上。这样,所述至少一个导流板之间相互平行,且导流板与基板之间也相互平行。在一些实施例中,所述基板上垂直设置有连接件,导流板可以依次平行地安装于所述连接件上,实现各个导流板之间的相互平行设置。所述连接件可以是等高的回转体。例如,等径圆柱体。导流板上可以另外开设有安装孔。该安装孔的大小可以与连接件的大小匹配。通过将连接件卡入安装孔,导流板可以平行地安装。在一些实施例中,所述连接件可以围绕所述基板的中心线对称分布设置。
在一些实施例中,所述基板可以是与导流板等径的圆盘,其厚度可以与构成导流板的圆盘的厚度相同,其与其承载的导流板之间的距离可以是8-15厘米。当导流板设置在所述基板上时,所述基板的中心点与每一个导流板的中心点处在同一条直线上。所述基板的中心点与每一个导流板的中心点处在垂直于所述基板并通过所述基板的中心点的直线上。例如,假定基板和导流板都为圆形板,则基板的轴心与导流板的轴心将重合。
以下参考附图对本申请的一些优选实施例进行说明。应当注意的是,以下描述是为了说明的目的,并不旨在限制本申请的保护范围。
图1是根据本申请一些实施例所示的导流装置的示例性示意图。如图1所示,导流装置100可以包括基板110以及导流板120-1、120-2以及120-3(在本申请中可统称为导流板120)。基板110以及导流板120可以是等直径的圆盘。直径的大小可以根据导流装置的100的实际应用场景进行变化。例如,根据导流装置100在化学气相沉积装置中的安装位置变化。若化学气相沉积装置的反应室(或称为沉积室)为中空圆柱形结构,则基板110以及导流板120的直径可以较反应室的内径小0.5厘米、1厘米、1.5厘米、2厘米等。基板110和导流板120可以由石墨或碳碳复合材料制成。石墨和碳碳复合材料都具有优良的高温性能,适合于化学气相沉积的高温反应条件。可选地或优选地,基板110和导流板120可以由石墨制成。
构成基板110和/或导流板120的圆盘的厚度可以是2-3厘米。可选地或优选地,圆盘的厚度可以是2.1-2.9厘米。可选地或优选地,圆盘的厚度可以是2.2-2.8厘米。可选地或优选地,圆盘的厚度可以是2.3-2.7厘米。可选地或优选地,圆盘的厚度可以是2.4-2.6厘米。可选地或优选地,圆盘的厚度可以是2.5厘米。相邻两个圆盘之间的距离可以是8-15厘米。可选地或优选地,相邻两个圆盘之间的距离可以是9-14厘米。可选地或优选地,相邻两个圆盘之间的距离可以是10-13厘米。可选地或优选地,相邻两个圆盘之间的距离可以是11-12厘米。
构成导流板120(包括导流板120-1/120-2/120-3)的圆盘上开设的通孔为圆形通孔。圆形通孔的直径可以为圆盘直径的15%-20%。可选地或优选地,圆形通孔的直径可以为圆盘直径的16%-19%。可选地或优选地,圆形通孔的直径可以为圆盘直径的17%-18%。
构成导流板120的三个导流板(120-1/120-2/120-3)的圆盘中,在竖直方向从上往下的奇数序号的圆盘上的通孔开设方式相同,在竖直方向从上往下的偶数序号的圆盘上的通孔开设方式相同。如图1中所示,在图1中如箭头A所示的竖直方向上,从上往下奇数序号的圆盘(包括导流板120-1以及导流板120-3)上的通孔开设方式相同。构成导流板120-1以及导流板120-3的圆盘上可以开设有与其圆心同心的第一圆形通孔。第一圆形通孔的直径可以为圆盘直径的15%-20%。可选地或优选地,第一圆形通孔的直径可以为圆盘直径的16%-19%。可选地或优选地,第一圆形通孔的直径可以为圆盘直径的17%-18%。构成导流板120-1以及导流板120-3的圆盘上围绕第一圆形通孔可以开设有多个第二圆形通孔。类似地,第二圆形通孔的直径可以为圆盘直径的15%-20%。可选地或优选地,第二圆形通孔的直径可以为圆盘直径的16%-19%。可选地或优选地,第二圆形通孔的直径可以为圆盘直径的17%-18%。多个第二圆形通孔的圆心与圆盘的圆心之间的第一距离相同。该第一距离可以是圆盘的直径的1/5-1/3。可选地或优选地,该第一距离可以是圆盘的直径的1/4-1/3。可选地或优选地,该第一距离可以是圆盘的直径的1/3。
结合图3,图3是根据本申请一些实施例所示的导流板的示例性示意图。如图3所示,基板110以及导流板120(120-1/120-2/120-3)为圆盘,导流板120-1以及导流板120-3是在竖直方向从上往下的奇数序号的圆盘(1号和3号),两者的造型一致。在圆盘的中心处开设有与圆盘的圆心同心的圆形通孔(即上述第一圆形通孔)。围绕该圆形通孔的外侧另开设有7个圆形通孔(即上述第二圆形通孔)。7个圆形通孔的圆心与圆盘的圆心之间的距离相同。也就是说,7个圆形通孔的圆心在以圆盘的圆心为圆心的一个圆上。
如图1中所示,在图1中如箭头A所示的竖直方向上,从上往下偶数序号的圆盘(包括导流板120-2)上的通孔开设方式相同。在构成导流板120-2的圆盘上,围绕该圆盘的圆心可以开设有多个第三圆形通孔。第三圆形通孔的直径可以为圆盘直径的15%-20%。可选地或优选地,第三圆形通孔的直径可以为圆盘直径的16%-19%。可选地或优选地,第三圆形通孔的直径可以为圆盘直径的17%-18%。多个第三圆形通孔的圆心与圆盘的圆心之间的第二距离相同。该第二距离可以是圆盘的直径的1/5-1/3。可选地或优选地,该第二距离可以是圆盘的直径的1/4-1/3。可选地或优选地,该第二距离可以是圆盘的直径的1/3。
继续参考图3,在竖直方向从上往下的偶数序号的导流板为导流板120-2(2号)。该导流板与其他导流板以及基板都为圆盘。围绕该圆盘的圆心开设有7个圆形通孔(即上述第三圆形通孔)。7个圆形通孔的圆心与圆盘的圆心之间的距离相同。也就是说,7个圆形通孔的圆心在以圆盘的圆心为圆心的一个圆上。图3中为了说明方便只示出了一块偶数序号的导流板,可以知道的是,导流板的数量可以是变化的,偶数序号的导流板的数量也可以是2个、3个、4个等。偶数序号的导流板的数量是复数时,这些导流板的造型可以是一致的。
结合图1,当导流板120(120-1/120-2/120-3)全部安装在基板110上之后,在竖直方向位于上位的导流板(例如,导流板120-1)上的圆形通孔的圆心和与其相邻的位于下位的导流板(例如,导流板120-2)的圆形通孔的圆心在同一投影面(例如,导流板120-2所在的平面)上的正投影不重叠。导流板120-2的圆形通孔的圆心在投影面上的正投影可以是其自身。导流板120-1的圆形通孔的圆心在投影面上的正投影与导流板120-2的圆形通孔的圆心完全错开。同时,基板的中心点(圆盘的圆心)各个导流板的中心点(圆盘的圆心)都处于同一条直线上,该直线可以是基板与导流板的轴心。也可以说,基板的轴心与各个导流板的轴心是重合的。
导流板120(120-1/120-2/120-3)可以通过设置在基板110上的连接件垂直平行的安装在基板110之上。参考图2,图2是根据本申请一些实施例所示的连接件的示例性示意图。如图2所示,基板110上垂直设置有三个连接件130(130-1/130-2/130-3)。连接件130可以是等高的回转体。特别地,该回转体可以是等径圆柱体。导流板120上可以另外开设有安装孔。该安装孔的大小可以与连接件130的大小匹配。通过将连接件130卡入安装孔,导流板120可以安装于基板110之上。连接件130可以围绕基板110的轴心对称分布设置。例如,可以通过粘结、焊接、扣接等或其他方式围绕基板110的轴心对称分布设置在基板110之上。各个连接件到基板110的圆心的距离为基板110直径的1/3-1/6。可选地或优选地,各个连接件到基板110的圆心的距离为基板110直径的1/4-1/6。各个连接件到基板110的圆心的距离为基板110直径的1/5-1/6。各个连接件到基板110的圆心的距离为基板110直径的1/6。作为等径圆柱体的各连接件,其直径可以是基板110的1/6-1/12。可选地或优选地,各连接件的直径可以是基板110的1/7-1/11。可选地或优选地,各连接件的直径可以是基板110的1/8-1/10。
需要说明的是,基板110并不是必须的。导流装置100也可以不包括基板110。连接件130可以设置在导流板120-3之上,其余导流板(包括120-1以及120-2)可以通过连接件130设置在导流板120-3之上。
应当注意的是,以上描述仅仅是出于说明的目的,并不旨在限制请求保护的范围。
本申请的另一些实施例公开了一种化学气相沉积装置。该装置可以包括炉体以及设置于所述炉体内部的导流装置。所述导流装置可以是上述说明中的导流装置。在一些实施例中,所述导流装置可以设置于所述炉体内部。例如,在限定所述炉体的顶面和底面后,所述导流装置可以设置于所述炉体内部靠近炉体底面的空间内。
在一些实施例中,当所述导流板的数量为两个或以上时,每一个导流板的中心点可以处于所述炉体的中心线上。所述炉体可以是具有规则外形的柱体,例如,圆柱体、锥柱体、棱柱体、台柱体等。其中心线可以是这些柱体的轴心。所述导流板的中心点可以位于该轴心上。特别地,当所述导流板同样具有规则外形时例如所述导流板为圆盘时,则所述导流板的轴心可以与所述炉体的轴心重合。
当所述导流装置进一步包括基板时,所述基板的中心点以及所述至少一个导流板中的每一个导流板的中心点可以处于所述炉体的中心线上。特别地,当所述炉体具有规则外形,所述基板和所述导流板同样具有规则外形时,则所述基板的轴心和所述导流板的轴心可以与所述炉体的轴心重合。
在一些实施例中,所述导流装置在安装后可以将所述炉体的内部定义为第一区域和第二区域。例如,导流装置的最上层导流板所处的平面将炉体内部分隔为两个区域。不包含导流装置的区域可以是第一区域。导流装置所在的区域可以是第二区域。所述化学气相沉积装置的进气口可以贯通外界与所述炉体内部的第一区域。所述排气口贯通外界与所述炉体内部的第二区域。也就是说,所述进气口可以允许气体(例如气象沉积反应的反应气体)从外界进入到所述炉体内部的第一区域。所述排气口可以允许炉体内部的气体从第二区域通往外界。在一些实施例中,所述排气口的轴线位于所述导流装置的基板和与所述基板相邻的导流板之间。如此,气体从所述排气口通往外界前,需要经过所述导流装置。
在一些实施例中,所述炉体可以是中空柱体,比如圆柱或棱柱。在一些实施例中,所述炉体可以是中空圆柱体。当所述导流装置的基板以及导流板由等直径的圆盘构成时,在炉体内部安装时,所述导流装置的轴心可以和所述炉体的轴心重合。所述圆盘的直径可以稍小于所述炉体的内径。例如,所述圆盘的直径可以小于所述炉体的内径1厘米、2厘米、4厘米等。
在一些实施例中,所述炉体内部可以设置有两个或以上支撑件。例如,在炉体内部的侧壁上设置有两个或以上支撑件。所述导流装置可以通过所述支撑件的依托从而设置在所述炉体内部。例如,所述支撑件可以是部分圆环或是突出部,该部分圆环或突出部的宽度要大于导流装置中的圆盘与所述炉体内壁之间的空隙,这样所述导流装置可以被所支撑,从而安放在所述炉体内部。在一些实施例中,所述两个或以上支撑件距离所述炉体内部底面的距离相同。在放置所述导流装置后,可以保证导流装置的基板与所述炉体内部的底面平行。
在一些实施例中,所述导流装置的底部可以设置有安装件。例如,最下层导流板或基板的底部可以设置有安装件。所述炉体内部可以设置有卡座。所述安装件可以和所述卡座配合固定,以使所述导流装置安装于所述炉体内部。例如,所述安装件可以是一个凸起比如圆柱体,所述卡座可以一个凹槽比如圆环。所述安装件可以卡入所述卡座内,从而导流装置被安装在炉体内部。在导流装置安装完毕后,所示排气口的轴线可以位于所述导流装置的基板和与所述基板相邻的导流板之间。
参考图4,图4是根据本申请一些实施例所示的化学气相沉积装置的示例性示例图。如图4所示,化学气相沉积装置200包括炉体210,进气口220,排气口230以及导流装置100。导流装置100的各个导流板上开设有多个通孔150。其基板下方设置有安装件140。炉体内部的底面上设置有卡座240。通过安装件140和卡座240的卡接,导流装置100可以安装于炉体210的底部。结合图5,图5是根据本申请一些实施例所示的安装件与卡座的示例性示意图。如图5所示,安装件140可以是圆柱体,卡座240可以是中空圆柱体。安装件140的直径与卡座240的内径相同,如此安装件140可以嵌入卡座240之中。卡座240的外径可以是其内径的2-3倍。安装件140与卡座240的高度可以是一致的。这样在安装件140与卡座240卡接后,可以保证导流装置100的基板与炉体210的内部底面平面。卡座240可以通过诸如粘结或焊接的方式设置在炉体210的内部底面,其轴心可以与炉体210的轴心重合。
需要说明的是,当导流装置100不包括基板110时,安装件140可以设置于最底层导流板(导流板120-3)的底部,并通过与卡座240的卡接使导流装置100设置于炉体210内部。
本申请所披露的化学气相沉积装置,其示例性的应用场景如下。
在进行碳化硅(SiC)材料制备时可以使用以上所述的化学气相沉积装置。载气可以携带前驱体混合其他反应气体通过进气口220进入到炉体210内部腔室。其中载气可以是氢气、氮气、氩气或其他惰性气体。前驱体可以是甲基三氯硅烷,反应气体可以是氨气或氮气。其中载气、反应气体、甲基三氯硅烷的体积比可以是6-12:3-6:1。载气携带前驱体及反应气体进入到炉体210中后,前驱体甲基三氯硅烷在高温下会进行分解,经过复杂的分解反应过程,最终在衬底(例如,石墨衬底)上沉积碳和硅原子,制备得到碳化硅材料。反应温度可以为1100-1500℃,其可以按照制备材料的实际需求进行改变。最终,反应副产物以及未反应的载气、前驱体和反应气体会从排气口230处排出。在气体从排气口230排出前,会先经过导流装置100。气体将从导流装置100的各个导流板上的通孔150依次通过后,最终从排气口230处排出。
炉内气体首先需要通过导流装置100中的导流板120-1上的通孔,当气体通过导流板120-1,因为导流板120-2与导流板120-1的通孔是非对应的,气流会受到导流板120-2的阻挡。因此气体会在导流板120-1和导流板120-2之间短暂滞留并发生流动混合,这样就会让炉体210内的前驱体和其他气体在通过导流板120-1的通孔前,均匀的分散通过每个通孔,使得炉内210的气氛更加均匀。同样的,当气流通过导流板120-2后,同样会受到导流板120-3的阻挡,气体进一步短暂滞留并流动混合,最终通过导流板120-3的通孔并受到基板110的阻挡流向排气口210。上述过程,一方面会让炉体内的气体在排出前均匀分散开,使沉积工艺更加均匀,避免气体直接由进气口流向排气口。另一方面,还可以增加前驱体及其他反应气体在腔室内的分解和反应时间,增加成品率。最后,气相中的固态副产物会提前在导流装置100上沉积(例如,在基板110上沉积),避免了在排气口210处沉积堆积,造成排气口堵塞。另外,导流装置100由石墨材料加工而成,更换成本低,且方便拆卸安装,当需要更换的时候,可以实现高效更换,有效提高生产效率。
继续结合图6和图7对导流装置100的应用场景进行进一步的说明。图6是现有技术中的化学气相沉积装置中的气体流动示意图,图7是根据本申请一些实施例所示的化学气相沉积装置中的气体流动示意图。如图6所示,气体从进气口610进入化学气相沉积装置的反应腔室进行沉积反应后将通过外部作用力例如真空泵从排气口620排出。气体的流动路径将如图6中的箭头所示,集中在进气口610和排气口620的动线上。这种情况下反应腔室内的气体分布不均匀,容易导致沉积效果下降。参考图7,本申请所披露的化学气相沉积装置,气体从进气口210进入炉体210内部后,由于导流装置100的阻挡,气体将首先通过第一层导流板的通孔150。藉由通孔150通过第一层导流板后,由于第二层导流板的阻挡气体的流动路径将被进一步分散通往第二层导流板上的通孔。随后是第三层导流板。如此,气体在炉体210内部将滞留更长时间,分散的更加均匀。有利于沉积反应的进行。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本申请记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
- 化学气相沉积系统、化学气相沉积系统的装置和化学气相沉积方法
- 一种用于化学气相沉积的装置以及化学气相沉积方法