[发明专利]一种微分混合式化学气相沉积装置

说明书

技术领域

本发明属于气相沉积领域，特别涉及一种微分混合式化学气相沉积装置。

背景技术

用于在物体上形成薄膜的气相沉积方法一般分为物理气相沉积(PVD)方法(例如，溅射)和化学气相沉积(CVD)方法，在PVD方法中，以沉积源的物理特性和薄膜材料的物理特性相同的方式形成薄膜，在CVD方法中，以沉积源的物理特性和薄膜材料的物理特性不同的方式使用化学反应形成薄膜。由于PVD方法成分或厚度的均匀性和台阶覆盖性不如CVD方法，因此通常更多地使用CVD方法。

CVD方法包括常压化学气相沉积(APCVD)，低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等。在CVD方法中，由于PECVD方法能够实现低温沉积，并且成膜速度快，因此PECVD方法得到广泛使用。PECVD方法是利用微波或射频将注入到反应腔中的反应气体电离，使得反应气体处于等离子体状态，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。

薄膜沉积工艺最关键的是沉积薄膜均匀，研究人员已经对此提出了大量改进观点。为了均匀沉积薄膜，均匀分布反应气体或等离子体起到非常重要的作用。为此，许闰成等公开了发明专利名称为“一种用于化学气相沉积的装置”(201110280169.3)申请，通过一种锥形的气体扩散部件，提高气体的分散均匀性，从而提高沉积薄膜的均匀性。这种气体分散方法中的反应气体是从中间向四周扩散，气体流道开阔，不能保证气体分散均匀，并且这种方法要求反应气体在进入气相沉积装置前进行预混合处理，提高了装置的复杂性。此外，对于在常温条件下容易发生反应的反应气体，提前混合容易造成气体提前反应，引起堵塞并影响沉积效果。

发明内容

本发明的目的在于提高现有化学沉积装置气体分散效果，简化装置，提供一种微分混合式化学气相沉积装置。

本发明一种微分混合式化学气相沉积装置,由箱体、流道板、绝缘密封垫片、反应室、支柱、基座、加热系统和射频系统组成；所述反应室为进行化学气相沉积的反应空间；流道板设置在反应室上方，流道板内流道由A入口、B入口、A主流道、B主流道、A分流道、B分流道、A支流道、B支流道、汇集流道、混合流道和喷头组成；射频系统的电极安装在流道板上方；箱体位于流道板下方，其与流道板所包围空间即为所述反应空间，箱体的底面设置有均匀排布的多个抽气孔，抽气孔与抽气管相连通，并连通到抽气装置；绝缘密封垫片上表面和下表面分别与流道板和箱体接触，绝缘密封垫片、流道板与箱体固定；基座位于反应室内，由立柱支撑；基座上方放置基板，基板可用于沉积薄膜或放置待沉积品。

本发明一种微分混合式化学气相沉积装置,所述流道板的A入口与B入口位于流道板的两侧，A入口与A主流道连通，B入口与B主流道连通，A主流道与B主流道平行设置；A主流道与多个A分流道连通，各A分流道与A主流道垂直，B主流道与多个B分流道连通，各B分流道与B主流道垂直,各A分流道与各B分流道为“A-B-A-B”式的交叉排列；每个A分流道分别与多个A支流道连通，每个B分流道分别与多个B支流道连通，对应的各A支流道与B支流道在汇集流道汇合，各汇集流道连通混合流道，混合流道连通喷头。

本发明一种微分混合式化学气相沉积装置,所述流道板的A主流道与B主流道的断面深度大于各A分流道与各B分流道的断面深度。

本发明一种微分混合式化学气相沉积装置,所述流道板的混合流道截面形状由矩形变为圆形，并且截面面积迅速减小。

本发明一种微分混合式化学气相沉积装置,所述流道板可以由上板、中板、下板三块金属板组装而成，上板、中板、下板由螺栓固定；上板内流道为A入口、B入口、A分流道、B分流道以及A主流道和B主流道的上半部分；中板内流道为A支流道、B支流道以及A主流道和B主流道的下半部分；下板内流道为汇集流道、混合流道和喷头。

本发明一种微分混合式化学气相沉积装置,所述流道板也可以由金属3D打印方法加工成型。

本发明一种微分混合式化学气相沉积装置,其加热系统为电磁感应加热方式，加热线圈位于基座内，加热线圈排布方式为环形排布或点阵式排布。

由以上技术方案可知，本发明的有益效果是：

微分混合式流道能够提高气体混合的均匀性和气体分布的均匀性，使化学气相沉积薄膜更均匀，省去了气体混合装置，简化设备；采用电磁感应加热方式，加热速率快，并且提高了电能的利用率，降低成本；除此之外，本发明化学气相沉积装置对于已经混合好的反应气体，可以关闭一个入口，由一个入口进入，同样可以提高气体分布均匀性。