[发明专利]激光化学气相沉积装置

说明书

技术领域

本发明属于化学气相沉积技术领域，涉及一种激光化学气相沉积装置。

背景技术

化学气相沉积（CVD）是一种常见的薄、厚膜制备技术，该技术一直存在两大不足：1、沉积速度慢，通常沉积速度仅为几个微米每小时；2、由于常规CVD均采用焦耳传热为基板与原料供热，使得靠近热源的区域沉积速度高，远离热源的区域沉积速度低，薄膜厚度不均匀。

CVD技术通常采用焦耳传热来为基板与原料供热，造成靠近热源的区域沉积速度高，远离热源的区域沉积速度低，薄膜厚度不均匀；另一方面，焦耳热对原料的分解、反应以及成膜促进作用有限，CVD沉积速度通常仅为几个微米每小时。

多种激励装置也曾被用于提高CVD的沉积速度，如等离子辅助CVD、热丝CVD等，但效果均不明显；脉冲激光也曾被引入到CVD技术中（《JP2001 - 035806 MANUFACTURE OF SEMICONDUCTOR THIN FILM》、《JP2005-229013 METHOD FOR FORMING NITRIDE SEMICONDUCTOR》、《JP2003-060237 METHOD OF GROWING SEMICONDUCTOR CRYSTAL FILM》），虽然可在一定程度提高材料的沉积速度，但这类脉冲激光CVD技术仅限于个别材料、20微米左右的微区加工。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用连续激光直接参与化学气相沉积工艺，进行非晶、多晶以及单晶材料的制备的化学气相沉积装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种激光化学气相沉积装置，包括沉积腔以及设于沉积腔内的基板座，基板座上设有基板，基板座上方设有喷头，喷头通过管道输入载流气和原料气，沉积腔下部设有泵，所述的沉积腔上部设有第一光学窗口，第一光学窗口外设有用于调整激光光斑能量分布与光斑大小的光学扩束系统，光学扩束系统通过光纤连接连续激光器。

其沉积腔上部还设有第二光学窗口，第二光学窗口外设有光学测温系统。

接上述技术方案，本发明所述的一种激光化学气相沉积装置，所述的管道包括载流管和原料管，原料管上依次连接有第一阀门和第一气体流量计，第一阀门和第一气体流量计之间连接有盛装液、固原料的原料罐。

接上述技术方案，本发明所述的一种激光化学气相沉积装置，所述的载流管上依次连接有第二阀门和第二气体流量计。

本发明的有益效果是：将连续激光引入CVD的沉积腔体，直接照射基板表面，以加快材料生长速度，连续激光由激光器射出后，经光学扩束系统整形成具有能量超高斯分布的光斑，不再采用焦耳传热，直接以激光用材料的生长提供能量，材料（薄、厚膜以及晶体）的生长速度高于传统CVD技术1－4个数量级，设备结构较之于传统CVD简单，调整连续激光光斑即可获得相应尺寸的均温区，能够生产直径大于100毫米的材料。

附图说明

图1是本发明实施例激光化学气相沉积装置的结构示意图；

图2是本发明实施例连续激光基板表面温度分布图。

各附图标记为：21—载流气，22—原料气，31—第二气体流量计，32—第一气体流量计，41—第二阀门，42—第一阀门，5—原料罐，6—光学测温系统，71—第二光学窗口，72—第一光学窗口，8—基板，9—基板座，10—泵，11—沉积腔，12—光学扩束系统，13—喷头，14—连续激光。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。