高温CVD设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高温CVD设备，其包括：具有进气口和排气口的反应管，在反应管的外部设置依次有第一加热机构、第二加热机构和保温机构，在反应管的内部具有与第一加热机构、第二加热机构和保温机构分别对应形成的第一温度区域、第二温度区域和第三温度区域，以及，至少在第二加热机构与反应管之间还设置有冷却机构，在反应管内部还设置有隔热机构，且隔热机构与反应管的管壁之间具有间隙。本实用新型专利技术提供的高温CVD设备结合了不同的加热模式对反应设备进行加热，同时采用设置隔热机构防止高温对石英材质反应管外壁的损伤。

High temperature CVD equipment

【技术实现步骤摘要】
高温CVD设备
本技术特别涉及一种高温CVD设备，属于半导体生产设备

技术介绍
化学气相淀积(CVD)是制备材料的一种重要的方法。由于所需要制备的材料特性不同，对生长设备的温度要求不同。针对一些具体的半导体材料，例如AlN、BN、GaN以及它们的合金等，生长温度一般要高于1000℃。随着Al或者B组分的提高，所需要的生长温度也需要提高。现有的生长AlN、BN、GaN及其合金的方法有很多种，如金属有机物气相外延法(MOCVD)、氨热法、物理气相传输法(PVT)和氢化物气相外延法(HVPE)等。MOCVD法虽然能够制备大面积AlN、BN、GaN及其合金的薄膜材料，但是局限于生长速率难以提高，在制备几百微米的自支撑单晶衬底方面不占优势。PVT方法在制备AlN材料方面虽然能够提高较高的生长速率，并且结晶质量也非常高(位错密度能够降低到104cm-2)，但是材料中通常存在高密度的点缺陷而导致材料难以透明，制约了其在深紫外光电子器件的应用。同时由于缺乏大尺寸的籽晶，难以制备大面积自支撑材料。氨热法虽然在制备GaN自支撑材料方面获得了突破，但在AlN制备方面刚刚起步，在制备BN材料方面还没有报道。HVPE方法生长速率较快，适合大面积制备衬底材料。制备的材料的紫外透过率比较高，适合制备深紫外光电子器件。通常的HVPE，通常采用石英材料作为反应腔室的管壁，以保证反应腔室的洁净性。同时具备至少两个温区，一个低温区用于金属Al、Ga或者单质B与HCl反应生成III族气相源，第二个高温区用于III族气相源与氨气反应生长所需要的半导体单晶材料。GaN生长温度一般在1000℃左右，而石英材质管壁的耐温一般在1200℃左右，所以GaN的HVPE生长对设备要求相对较低，加热炉可以采用传统的电阻丝加热炉即可。而AlN、BN的生长温度一般在1400℃以上，远超出了石英的耐温材料极限，因此难以采用传统的电阻丝加热炉。在仍然采用石英材质做反应腔室外壁的情况下，必须寻找合适的加热方式和隔热方式，同时实现既能保护HVPE设备中石英外壁，又能实现高低两个温区的设计。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种高温CVD设备，以克服现有技术的不足。为实现前述技术目的，本技术采用的技术方案包括：本技术实施例公开了一种高温CVD设备，其包括：具有进气口和排气口的反应管，在所述反应管的外部设置依次有第一加热机构、第二加热机构和保温机构，在所述反应管的内部具有与第一加热机构、第二加热机构和保温机构分别对应形成的第一温度区域、第二温度区域和第三温度区域，所述第一加热机构至少能够加热并保持第一温度区域的温度为第一温度，所述第二加热机构至少能够加热并保持第二温度区域的温度为第二温度，所述保温机构至少能够保持第三温度区域的温度为第三温度，以及，至少在所述第二加热机构与所述反应管之间还设置有冷却机构，在反应管内部还设置有隔热机构，且所述隔热机构与所述反应管的管壁之间具有间隙；其中，所述第二温度大于第一温度，第三温度小于第一温度和/或第二温度。在一些较为具体的实施方案中，所述隔热机构设置在所述第二温度区域。在一些较为具体的实施方案中，所述冷却机构包括套设在反应管外部的导热陶瓷管或者冷却水套管；导热陶瓷管可以是氮化铝陶瓷管，但不限于此。在一些较为具体的实施方案中，所述隔热机构包括套设在反应管内部的隔热管，隔热管的材质可以是三氧化二铝陶瓷、二氧化锆陶瓷、石墨毡等，但不限于此。在一些较为具体的实施方案中，所述第二加热机构包括环绕所述反应管设置的感应线圈。在一些较为具体的实施方案中，所述第一加热机构包括电阻丝加热炉。在一些较为具体的实施方案中，所述保温机构包括电阻丝加热炉或环绕反应管设置的保温层；保温层可以是氧化炉陶瓷管、氧化锆陶瓷管、硅酸钙保温管、岩棉毯等，但不限于此。在一些较为具体的实施方案中，所述第一温度区域位于靠近进气口的一端，所述第三温度区域位于靠近排气口的一端。在一些较为具体的实施方案中，所述第一温度为400-1000℃，所述第二温度为1400℃以上。在一些较为具体的实施方案中，所述反应管为石英管。与现有技术相比，本技术提供的高温CVD设备，结构简单，使用方便；其结合了不同的加热模式对反应设备进行加热，实现III族源制备需要的低温区和制备半导体单晶材料所需的高温区，同时采用设置隔热机构防止高温对石英材质反应管外壁的损伤。附图说明图1是本技术实施例1中一种高温CVD设备的结构示意图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本技术实施例公开了一种高温CVD设备，其包括：具有进气口和排气口的反应管，在所述反应管的外部设置依次有第一加热机构、第二加热机构和保温机构，在所述反应管的内部具有与第一加热机构、第二加热机构和保温机构分别对应形成的第一温度区域、第二温度区域和第三温度区域，所述第一加热机构至少能够加热并保持第一温度区域的温度为第一温度，所述第二加热机构至少能够加热并保持第二温度区域的温度为第二温度，所述保温机构至少能够保持第三温度区域的温度为第三温度，以及，至少在所述第二加热机构与所述反应管之间还设置有冷却机构，在反应管内部还设置有隔热机构，且所述隔热机构与所述反应管的管壁之间具有间隙；其中，所述第二温度大于第一温度，第三温度小于第一温度和/或第二温度。在一些较为具体的实施方案中，所述隔热机构设置在所述第二温度区域。在一些较为具体的实施方案中，所述冷却机构包括套设在反应管外部的导热陶瓷管或者冷却水套管；导热陶瓷管可以是氮化铝陶瓷管，但不限于此。在一些较为具体的实施方案中，所述隔热机构包括套设在反应管内部的隔热管，隔热管的材质可以是三氧化二铝陶瓷、二氧化锆陶瓷、石墨毡等，但不限于此。在一些较为具体的实施方案中，所述第二加热机构包括环绕所述反应管设置的感应线圈。在一些较为具体的实施方案中，所述第一加热机构包括电阻丝加热炉。在一些较为具体的实施方案中，所述保温机构包括电阻丝加热炉或环绕反应管设置的保温层；保温层可以是氧化炉陶瓷管、氧化锆陶瓷管、硅酸钙保温管、岩棉毯等，但不限于此。在一些较为具体的实施方案中，所述第一温度区域位于靠近进气口的一端，所述第三温度区域位于靠近排气口的一端。在一些较为具体的实施方案中，所述第一温度为400-1000℃，所述第二温度为1400℃以上。在一些较为具体的实施方案中，所述反应管为石英管。如下将结合附图对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。实施例1请参阅图1，一种高温CVD设备，其包括：具有进气口和排气口的石英反应管1，在所述反应管的外部设置依次有电阻丝加热炉2、通入交流电的感应线圈3和保温层或电阻丝加热炉4，其中，感应线圈3绕设在反应管1的外部，且在感应线圈3与反应管1之间还设置有冷却机构6，冷却结构可以是套设在反应管1外部的导热陶瓷管或者冷却水套管；电阻丝加热炉2设置在石英反应管靠近进气口的一端，保温层或电阻丝加热炉4设置在靠近排气口的一端；在反应管的内部具有与电阻丝加热炉2、感应线圈3和保温层或电阻丝加热炉4分别对应形成的第一温度区域11、第二温度区域12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温CVD设备，其特征在于包括：具有进气口和排气口的反应管，在所述反应管的外部设置依次有第一加热机构、第二加热机构和保温机构，在所述反应管的内部具有与第一加热机构、第二加热机构和保温机构分别对应形成的第一温度区域、第二温度区域和第三温度区域，所述第一加热机构至少能够加热并保持第一温度区域的温度为第一温度，所述第二加热机构至少能够加热并保持第二温度区域的温度为第二温度，所述保温机构至少能够保持第三温度区域的温度为第三温度，以及，至少在所述第二加热机构与所述反应管之间还设置有冷却机构，在反应管内部还设置有隔热机构，且所述隔热机构与所述反应管的管壁之间具有间隙；其中，所述第二温度大于第一温度，第三温度小于第一温度和/或第二温度。

【技术特征摘要】
1.一种高温CVD设备，其特征在于包括：具有进气口和排气口的反应管，在所述反应管的外部设置依次有第一加热机构、第二加热机构和保温机构，在所述反应管的内部具有与第一加热机构、第二加热机构和保温机构分别对应形成的第一温度区域、第二温度区域和第三温度区域，所述第一加热机构至少能够加热并保持第一温度区域的温度为第一温度，所述第二加热机构至少能够加热并保持第二温度区域的温度为第二温度，所述保温机构至少能够保持第三温度区域的温度为第三温度，以及，至少在所述第二加热机构与所述反应管之间还设置有冷却机构，在反应管内部还设置有隔热机构，且所述隔热机构与所述反应管的管壁之间具有间隙；其中，所述第二温度大于第一温度，第三温度小于第一温度和/或第二温度。2.根据权利要求1所述的高温CVD设备，其特征在于：所述隔热机构设置在所述第二温度区域。3.根据权利要求1所述的高温CVD设备，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张纪才，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：新型
国别省市：北京,11