[发明专利]用于均匀出气的气体分配器

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于化学气相淀积设备的进气段的气体分配装置，特别涉及一种用于均匀出气的气体分配器。

背景技术

用化学气相淀积(简称CVD)方法淀积薄膜材料，通常需要各种原材料和载入气体，原材料包括参与化学反应并形成薄膜产物的原料成分(通常也为气体形态)；载气包括各种携带原材料的气体，如氢气、氮气等，这些载气只载入原材料进入反应室，本身并不参与化学反应。

薄膜制备的重要指标之一就是其厚度、掺杂浓度和组分的均匀性。要生长出厚度、掺杂浓度和组分均匀的薄膜材料，根据CVD技术的反应机理可以知：必须在基片上方提供一个厚度薄而均匀的反应物浓度边界层，使足够量的反应粒子能够通过扩散，源源不断地到达基片表面各点。因为在生长过程中只有输运到基片各部位的反应粒子及掺杂粒子速率都相等时，才能满足薄膜的组分、浓度和厚度均匀性的要求。反应物浓度边界层强烈地受气体流动的影响，因此若要获得厚度薄而均匀的浓度边界层，前提条件就是基片上方要维持一个厚度薄而均匀的速度边界层。这就严格要求到达基片上方的反应物的速度必须均匀一致，速度边界层的流场应保持为均匀平行层流，避免任何波动、湍流和对流涡旋。

为保证上述稳定的边界层厚度，人们设计了不同的CVD反应器。根据进入反应器的反应气体和载气组成的气流相对于基片的流动方向，可以把CVD反应器分为两大类：主气流平行于基片方向的水平式反应器和主气流垂直于基片方向的垂直式反应器。

在水平式反应器中，反应气体从基片一侧流向另一侧，这种反应器结构简单，但是存在严重的反应物耗尽和热对流涡旋等问题，容易造成薄膜厚度的前后不均匀性，需要用复杂的方法加以克服。

在垂直式反应器中，气体从基片的上方进入并折转90度横穿基片，然后从反应器侧面或底部排出。当基片高速旋转时，流体的粘性力产生一种泵效应，由于粘性的作用，靠近基片表面的一层气体随同转盘一起转动，在离心力的作用下，气体不断地沿径向被抛向基片的外缘。与此同时，基片上方的气体沿轴向注入基片表面以补充失去的气体。这种泵效应能够抵消热对流产生的涡旋，得到基片上方均匀的边界层厚度，从而使基片上方各点得到较均匀的反应物浓度供给。垂直式反应器的改进形式是垂直喷淋式反应器，反应气体通过托盘上方许多密排的小喷管直接喷向基片，从而使到达基片上方各点的反应气体浓度基本相同。反应气体再通过浓度扩散穿过边界层到达基片表面。利用旋转能够得到基片上方较均匀的边界层厚度，从获得较高质量的薄膜生长。由于从基片正上方喷入的反应气体都必须流到托盘边缘，再由排布在反应器侧面或下部的出口排出，在托盘中心处喷入的反应气体和在托盘边缘处的反应气体流经的距离明显不同。中心处的生成物尾气不能及时排出，导致基片沿径向的厚度和掺杂浓度仍存在不均匀。

随着大规模生产的发展，人们迫切需要增加CVD设备的装片量来降低生产成本，这就要求CVD反应器增加每次装片的容量来适应这种发展趋势。然而，从CVD技术的特点来看，反应器的装片容量不可能无限地增加。对尤其是对于传统垂直式反应器和垂直喷淋式反应器来说，只有扩大装片基座的直径才能满足装片量增加的要求，但气体是从中心位置进入反应室的，这就造成了沿径向分布的不均匀越来越严重，而且增大直径后均匀温度场的设计要求也增加许多，从而造成CVD反应器气流场和温度场分布不均匀，难以满足薄膜生长的需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于均匀出气的气体分配器，其可为反应室提供均匀一致的进气，保证化学气相淀积设备进气的均匀性和一致性，利于薄膜的均匀生长，从而克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于均匀出气的气体分配器，其特征在于：所述气体分配器包括相互连通的至少一路进气管和二个以上密闭气体分配腔，所述进气管和气体分配腔沿气流运行方向依次固定连接，相邻两个气体分配腔之间藉一连接壁相互间隔，且所述连接壁面上分布一个以上配气孔。

进一步地讲：

所述相邻两个气体分配腔之间通过复数个焊点相互焊接固定。

所述配气孔的孔径小于进气管的管径。

同一连接壁面上分布有复数个孔径相同的配气孔，而分布在任意两个连接壁面上的配气孔孔径相异。

分布在同一连接壁面上的复数个配气孔和分布在相邻连接壁面的复数个配气孔在气流运行方向上呈交错分布状态。

各连接壁上的配气孔孔径沿气流运行方向依次减小。

所述各气体分配腔的长度沿气流运行方向依次减小。

所述进气管和气体分配腔沿水平方向依次排布。