[发明专利]蒸发式PECVD镀膜装置

说明书

本发明公开了一种蒸发式PECVD镀膜装置，其中蒸发式PECVD镀膜装置包括：衬底、衬底加热单元、蒸发源、加热保温单元、气体进口单元、等离子体辉光区，其中，衬底，用于沉积镀膜样品；衬底加热单元，设置于衬底的底部，用于对衬底进行加热；蒸发源，设置于衬底一侧，蒸发源内部放置有金属盐，对金属盐进行热蒸发，生成金属盐气体；加热保温单元，设置于衬底上方，用于对金属盐气体进行加热并保温；气体进口单元，与加热保温单元相连通，用于通入反应气体及惰性气体；等离子体辉光区，形成于衬底和加热保温单元之间，用于产生等离子态的自由基团和活性原子。

技术领域

本发明属于化学气相沉积技术领域，并特别涉及一种蒸发式PECVD镀膜装置。

背景技术

化学气相沉积法(chemical vapor deposition,CVD)是直接利用各种气体或通过其他手段将物质转变为气体，让一种或多种气体通过光、热、电和化学等作用，发生分解、还原或其他反应并形成固体的过程。目前，CVD通常根据反应类型或压力进行分类，主要包括低压CVD(LPCVD)、常压CVD(APCVD)、亚常压CVD(SACVD)，超高真空CVD(UHCVD)，等离子体增强CVD(PECVD)、高密度等离子体CVD(HDPCVD)、快热CVD(RTCVD)和金属有机物CVD(MOCVD)等。

其中，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是利用放电产生等离子体的自由基团和活性原子，这些基团和原子在低温衬底上成膜的过程。等离子态的离子和原子基团具有高的化学活泼性，可加速低温下反应迟缓的化学反应，引发常规化学反应中不能或难以实现的物理变化和化学变化，促使低温成膜，大大缩短了制膜周期。此技术具有低温生长的特性，适合产业化需求，具有广阔的发展前景。

传统PECVD装置在沉积薄膜时，通常通过钢瓶装载有机气体。部分有机气体的熔沸点较低，需低温储存，且价格昂贵，导致了原料成本的增加。此外，PECVD设备镀膜时，往往使用到一些有机特种气体，存在安全隐患。例如硅烷，暴露在空气中不仅可以自燃，还会影响人的身体健康，引起头疼、头晕、发热等。氨气，具有易燃易爆性质，还会污染环境等。另外，还会使用一些金属气体，价格昂贵且剧毒，不适合大规模使用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种蒸发式PECVD镀膜装置，用以解决PECVD设备对易制毒、易制爆、剧毒气体的依赖。

为实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种蒸发式PECVD镀膜装置，包括：衬底、衬底加热单元、蒸发源、加热保温单元、气体进口单元、等离子体辉光区，其中，衬底，用于沉积镀膜样品；衬底加热单元，设置于衬底的底部，用于对衬底进行加热；蒸发源，设置于衬底一侧，蒸发源内部放置有金属盐，对金属盐进行热蒸发，生成金属盐气体；加热保温单元，设置于衬底上方，用于对金属盐气体进行加热并保温；气体进口单元，与加热保温单元相连通，用于通入反应气体及惰性气体；等离子体辉光区，形成于衬底和加热保温单元之间，用于产生等离子态的自由基团和活性原子。

根据本公开的实施例，该镀膜装置还包括：支撑单元，设置于衬底加热单元底部，用于支撑衬底；蒸发源喷口，设置于蒸发源顶部，蒸发源喷口朝向等离子体辉光区，用于将金属盐气体导入等离子体辉光区之内。

根据本公开的实施例，其中，蒸发源喷口为三角锥形，蒸发源喷口的材质为氮化硼或石墨。

根据本公开的实施例，其中，蒸发源内环绕设置水冷降温单元，水冷降温单元内设置有冷却水，冷却水温度为15～20℃。

根据本公开的实施例，其中，衬底加热单元为第一电阻丝加热器，第一电阻丝加热器中的电阻丝与衬底之间设置有导热板，导热板覆盖第一电阻丝加热器的表面，导热板的厚度为0.5～1cm。

根据本公开的实施例，其中，加热保温单元覆盖等离子辉光区的顶部，用于对等离子体辉光区进行加热并保温。

根据本公开的实施例，其中，加热保温单元的温度介于蒸发源的温度和衬底加热单元的温度之间。