[发明专利]一种微波等离子体化学气相沉积装置

说明书

技术领域

本发明涉及微波等离子体加工领域，特别涉及一种微波等离子体化学气相沉积装置。

背景技术

微波等离子体是利用微波能将气体电离形成的一种等离子体：在反应腔中的气体在微波能的激发下开始电离，形成由原子、原子团、离子和电子共存的混合物。化学气相沉积(Chemical vapor deposition，简称CVD)是反应物质在气态条件下发生电离或分解，在衬底表面反应并生成固态薄膜沉积，进而制得固体材料的工艺技术。微波等离子体CVD是利用微波能实现化学气相沉积的一种设备，具有产量大、质量高、成本低的优点，其原理是，利用微波在反应腔中发生共振，在中心形成强的电磁场区域，使该气体电离，形成等离子体，然后在衬底表面上形成固态薄膜沉积。

发明人在实现上述技术的过程中，发现现有技术中存在以下技术问题：

如图1所示，控制导入反应腔的气体流量和流出反应腔的气体流量可以使反应腔中维持规定的工作压强，但由于气体是从反应腔（由反应腔上盖4和反应台9组成）的底部的一侧A进入相对侧B排出的，因此导入反应腔中的气体不能均匀的分布在衬底上表面的区域，且反应过的气体不能及时排出腔体，最终导致不能在衬底上表面形成均匀的、高效率的、高质量的沉积薄膜，不能满足科研和大规模工业化生产的需求。

发明内容

本发明目的是提供一种微波等离子体化学气相沉积装置，与现有技术相比，更能实现均匀的、高效率的、高质量的沉积薄膜。

本发明所采用的技术方案是：一种微波等离子体化学气相沉积装置，包括由反应腔上盖和反应台组成的反应腔，反应腔下方设置有相连接的矩形波导和同轴波导；同轴波导的中心轴伸入在反应腔内，中心轴的上方同轴固定连接有用于放置衬底的样品台；反应腔上盖的中心开有气体导入口，反应腔上盖的颈部还设置均匀开有进气小孔的水平隔板，水平隔板和反应腔上盖的上端面之间形成气体缓冲混合腔，反应台上相对于样品台的边缘外侧均匀呈圆周分布开有一圈排气通孔。

进一步的，气体缓冲混合腔的中部具有一外凸式环状结构。

进一步的，进气小孔的直径为1毫米。

进一步的，排气通孔的直径为1.5毫米。

本发明微波等离子体化学气相沉积装置通过上述方案，使气体均匀的分布在衬底周围，反应后的气体能及时排出以方便新鲜的反应气体到达衬底表面，最终实现均匀的、高效率的、高质量的沉积薄膜，使之能够满足大规模工业化的生产需求。

附图说明

图1是现有技术微波等离子体化学气相沉积装置的结构示意图；

图2为本发明微波等离子体化学气相沉积装置的第一种结构示意图；

图3为本发明微波等离子体化学气相沉积装置的第二种结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图2所示，本发明一种微波等离子体化学气相沉积装置，包括由反应腔上盖4和反应台9组成的反应腔。反应腔下方设置有相连接的矩形波导1和同轴波导2，矩形波导1为水平向、且用于从微波发生器导入微波并传播TE10单模，同轴波导2为竖直向、且用于耦合并传播TM01模和TM02模。反应台9具有与同轴波导2内腔形状和大小相同的通孔12，通孔12与同轴波导2的出口重合，同轴波导2的中心轴10通过通孔12伸入在反应腔内。

中心轴10的上方同轴固定连接有用于放置衬底13的样品台11，样品台11和反应台9之间密封连接有环形的石英窗3。石英窗3的上边缘与样品台11密封连接，下边缘与反应台9密封连接。之所以选择石英窗，是因为该材料可以较小的阻碍微波的传递，使用石英仅仅是最优的解决方案之一，也可以采用其他具有相同功能的材料，除此之外，石英窗密封连接还可以起到隔离大气，维持反应腔内低气压工作环境的作用。反应腔上盖4的中心开有气体导入口5，反应腔上盖4的颈部还设置均匀开有多个进气小孔7的水平隔板6，水平隔板6和反应腔上盖4的上端面之间形成气体缓冲混合腔，反应台9上相对于样品台11的边缘外侧均匀呈圆周分布开有一圈排气通孔8。优选的，各进气小孔7的直径均为1毫米，各排气通孔8的直径均为1.5毫米。