(12)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)

(10)申請(qǐng)公布號(hào) CN 110241401 A(43)申請(qǐng)公布日 2019.09.17

(21)申請(qǐng)?zhí)?201910619953.9(22)申請(qǐng)日 2019.07.10

(66)本國(guó)優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)

201910610397.9 2019.07.08 CN

(71)申請(qǐng)人 山東大學(xué)

地址 2209 山東省威海市文化西路180號(hào)(72)發(fā)明人 王一喆　岳振明　宮建紅　李玉森　

高建東　高軍　(74)專(zhuān)利代理機(jī)構(gòu) 青島清泰聯(lián)信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理

有限公司 37256

代理人 陳宇瑄(51)Int.Cl.

C23C 16/458(2006.01)C23C 16/455(2006.01)

權(quán)利要求書(shū)1頁(yè) 說(shuō)明書(shū)3頁(yè) 附圖2頁(yè)

()發(fā)明名稱(chēng)

化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室(57)摘要

本發(fā)明公開(kāi)了一種化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室。所述化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室包括：沉積腔壁，所述沉積腔壁設(shè)有保溫層，所述保溫層保證沉積腔室內(nèi)的溫度均勻性；石墨基座，所述石墨基座用于傳熱以及放置襯底；噴淋頭，所述噴淋頭用于輸運(yùn)原料氣體，使膜層沉積均勻；電阻加熱器，所述電阻加熱器用于加熱石墨托盤(pán)，為沉積提供能量；中心旋轉(zhuǎn)軸，所述中心旋轉(zhuǎn)軸固定在石墨圓基座軸心。本發(fā)明解決了大爐體沉積膜層不均勻的問(wèn)題，通過(guò)電阻加熱器對(duì)石墨托盤(pán)加熱，使每片襯底均勻受熱。并且本發(fā)明在反應(yīng)腔室設(shè)置噴淋頭，能夠改善原料氣體在襯底上方的輸運(yùn)均勻度。

CN 110241401 ACN 110241401 A

權(quán)　利　要　求　書(shū)

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1.一種化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室，其特征在于，包括：旋轉(zhuǎn)軸以及電阻加熱器；沉積腔壁，所述沉積腔壁設(shè)有保溫層，所述保溫層圍成沉積腔室；石墨基座，所述基座用于放置襯底；噴淋頭，設(shè)置在基座上方與其平行。

2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸固定在石墨基座中心，其自轉(zhuǎn)可以提升沉積膜層的均勻性。

3.如權(quán)利要求書(shū)2所述的化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室，其特征在于，所述石墨基座上設(shè)有凹槽用于放置襯底，通過(guò)所述石墨基座傳熱給襯底進(jìn)行沉積。

4.如權(quán)利要求書(shū)2和3所述的化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室，其特征在于，所述石墨基座底部設(shè)有電阻加熱器，通過(guò)所述電阻加熱器對(duì)石墨基座上的襯底加熱。

5.如權(quán)利要求書(shū)1所述的化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室，其特征在于，所述噴淋頭共用一套氣體源，所述氣體源通過(guò)進(jìn)氣管道進(jìn)入噴淋頭。

6.如權(quán)利要求書(shū)1至5所述任一的化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室，其特征在于，還包括：排氣口，位于沉積腔室底部，多余氣體沿基座流向外側(cè)，通過(guò)排氣口排出。

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說(shuō)　明　書(shū)化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室

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技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及化學(xué)氣相沉積設(shè)備的沉積腔室。背景技術(shù)

[0002]化學(xué)氣相沉積法的原理是在一定溫度下，輸入體系的一種或多種氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的固態(tài)物質(zhì)沉積在襯底的表面，形成碳化硅涂層或薄膜材料。其可以用來(lái)沉積大多數(shù)的絕緣材料、金屬材料和金屬合金材料。反應(yīng)腔室是反應(yīng)設(shè)備中最重要的部分。反應(yīng)腔室通常包括反應(yīng)腔壁、所述反應(yīng)腔壁圍成的反應(yīng)腔、沉積基座。本發(fā)明在此基礎(chǔ)上增設(shè)了噴淋頭、中心旋轉(zhuǎn)軸以及底部加熱裝置。[0003]一般情況下，薄膜層的生成可以通過(guò)PVD、熱氧化以及CVD等方法實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有技術(shù)中CVD需要將襯底放置在基座上，之后在設(shè)備的墻體中進(jìn)行相應(yīng)的反應(yīng)過(guò)程，在薄膜的沉積過(guò)程中，對(duì)反應(yīng)環(huán)境的溫度有一定的要求。在控制設(shè)備腔體溫度的方法中，比較常用的一種方法是給腔壁進(jìn)行加熱，通過(guò)熱量傳遞在襯底上沉積薄膜層。[0004]在工藝過(guò)程中，由于反應(yīng)爐體體積較大，原料通過(guò)進(jìn)氣管路進(jìn)入沉積腔室后分布不均，反應(yīng)腔內(nèi)靠近基座中心的原料氣體濃度相對(duì)于周?chē)母?，而基座上原料氣體濃度不均會(huì)導(dǎo)致成膜襯底上的薄膜沉積不均勻，嚴(yán)重影響薄膜的沉積質(zhì)量。為此提出一種化學(xué)氣相沉積腔室。

發(fā)明內(nèi)容

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中膜層沉積不均勻的問(wèn)題，在后續(xù)工藝中會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量不過(guò)關(guān)的缺點(diǎn)，而提出的一種化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室，能夠有效提升膜層沉積的質(zhì)量。

[0006]本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

[0007]一種化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室包括：反應(yīng)腔壁、所述反應(yīng)腔壁圍成的反應(yīng)腔、沉積基座、噴淋頭、中心旋轉(zhuǎn)軸、底部電阻加熱器。[0008]進(jìn)一步的，所述反應(yīng)腔壁圍成的反應(yīng)腔設(shè)有保溫層。[0009]進(jìn)一步的，所述沉積基座由石墨構(gòu)成，所述石墨基座上有凹槽用于放置襯底。[0010]進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)軸位于石墨基座中心軸線上，所述旋轉(zhuǎn)軸保持一定速率的勻速旋轉(zhuǎn)。

[0011]進(jìn)一步的，所述電阻加熱器位于所述石墨基座下方平行于基座，所述電阻加熱器通過(guò)對(duì)所述石墨基座加熱，在襯底上沉積膜層。[0012]進(jìn)一步的，所述噴淋頭位于所述石墨基座上方平行于基座，原料氣體通過(guò)所述噴淋頭的輸運(yùn)均勻分布于所述襯底。[0013]進(jìn)一步的，所述噴淋頭至少覆蓋所述基座上的襯底。[0014]進(jìn)一步的，所述沉積腔室底部設(shè)有排氣口，沉積的廢氣通過(guò)所述排氣口排出。[0015]本發(fā)明具有以下有益效果：

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說(shuō)　明　書(shū)

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在石墨基座中心軸上設(shè)置了旋轉(zhuǎn)軸，解決了當(dāng)爐體體積較大時(shí)，膜層在所述襯底

上沉積不均勻的問(wèn)題。并且與固定的石墨基座相比，本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)基座可以使襯底受熱以及原料氣體反應(yīng)更均勻。[0017]進(jìn)一步優(yōu)化地，所述噴淋頭共用一套氣體源，簡(jiǎn)化了反應(yīng)腔室結(jié)構(gòu)；原料氣體通過(guò)氣體管理進(jìn)入反應(yīng)腔室后，經(jīng)過(guò)噴淋頭均勻輸送到襯底上，保證了沉積膜層的高質(zhì)量與均勻度。

[0018]進(jìn)一步優(yōu)化地，在所述沉積腔室底部原理基座中心的兩側(cè)設(shè)置排氣口，使得原料氣體在襯底上反應(yīng)沉積后，多余的氣體沿襯底以及基座表面流向基座外側(cè)，通過(guò)排氣口排出。

附圖說(shuō)明

[0019]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)例，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖得到其他附圖。[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例化學(xué)氣相沉積腔室結(jié)構(gòu)示意圖。[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施例石墨基座及旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)示意圖。[0022]圖3為本發(fā)明實(shí)施例氣體噴淋頭結(jié)構(gòu)示意圖。[0023]圖4為本發(fā)明實(shí)施例電阻加熱器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

[0024]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清除完整的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

[0025]本發(fā)明所提到的方向用語(yǔ)，如“側(cè)”、“頂”、“底”等，僅是參考附加圖示的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用于更好地理解本發(fā)明，而非本發(fā)明。同時(shí)為了理解和便于描述，附圖中示出的每個(gè)組成部分的尺寸和厚度是任意示出的，但本發(fā)明不限于此。[0026]如圖1所示，本實(shí)施例提供的一種化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室包括反應(yīng)腔壁1、所述反應(yīng)腔壁圍成的反應(yīng)腔室2，所述反應(yīng)腔室2底部為沉積基座3，所述反應(yīng)腔室2頂部為進(jìn)氣管路4，所述進(jìn)氣管路4下均勻分布噴淋頭5，所述沉積基座3連接中心旋轉(zhuǎn)軸6，所述沉積基座3底部設(shè)有電阻加熱器7，所述反應(yīng)腔室2側(cè)面設(shè)有排氣口8。

[0027]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。[0028]為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，請(qǐng)結(jié)合圖1所示的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。優(yōu)化腔室內(nèi)設(shè)有圓盤(pán)石墨基座3，所述基座設(shè)有凹槽用于放置襯底。所述石墨基座下方設(shè)有電阻加熱器7，該加熱裝置加熱石墨基座通過(guò)熱傳遞對(duì)襯底加熱。所述中心旋轉(zhuǎn)軸6與石墨基座3中心軸線連接，保持勻速旋轉(zhuǎn)。[0029]化學(xué)氣相沉積優(yōu)化腔室采用主流的立式腔體結(jié)構(gòu)，原料氣體通過(guò)進(jìn)氣管路4進(jìn)入反應(yīng)腔室2，經(jīng)過(guò)倒流擋板后徑向流動(dòng)，一路經(jīng)過(guò)緩沖腔體后，通過(guò)密集的噴淋孔5垂直噴

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說(shuō)　明　書(shū)

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入。中心徑向流動(dòng)主導(dǎo)腔體內(nèi)的氣流，使氣流平緩有序，減少垂直噴入氣體的湍流和反彈回流現(xiàn)象。徑向流動(dòng)的反應(yīng)氣體會(huì)延半徑方向不斷消耗，使得生長(zhǎng)速率與半徑近似成反比，而噴淋源的注入延半徑方向不斷的補(bǔ)充源氣，從而天然的實(shí)現(xiàn)了整個(gè)外延區(qū)域內(nèi)沉積的均勻性。

[0030]所述優(yōu)化腔室上設(shè)有排氣口8，排氣口8與泵(未圖示)相連接，通過(guò)泵的抽氣作用將化學(xué)氣相沉積工藝過(guò)程中的多余氣體，包括反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣、未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體、多余的載氣等排出反應(yīng)腔室2。[0031]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換與改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。[0032]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

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說(shuō)　明　書(shū)　附　圖

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圖1

圖2

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說(shuō)　明　書(shū)　附　圖

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圖3

圖4

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