一种雾化辅助CVD反应腔体制造技术

本发明专利技术公开了一种雾化辅助CVD反应腔体，包括腔室，该腔室由腔室底板、腔室前盖板、腔室后盖板和反应区盖板粘接后形成，该反应区盖板设在腔室前盖板和腔室后盖板之间，反应区盖板的设置可以方便将衬底模板放置在腔室内的高温反应区，腔室底板、腔室前盖板、腔室后盖板和反应区盖板均采用石英材质制成，在对应腔室的高温反应区的下方位置设有若干热电偶，腔室的进口端与缓冲腔连通，且在靠近其进口端的位置还设有水冷装置。反应腔体是由石英材质制成的，高温反应区域是透明的，可以直接观察反应区域的细节情况，也可以便捷实现光辐射在薄膜生长区域的导入，不仅有利于探讨成膜机制、而且也是一种工艺优化的技术手段。且也是一种工艺优化的技术手段。且也是一种工艺优化的技术手段。

【技术实现步骤摘要】
一种雾化辅助CVD反应腔体


[0001]本专利技术涉及薄膜制备
，具体涉及一种雾化辅助CVD反应腔体。

技术介绍

[0002]化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,CVD)是目前薄膜制备应用广泛的一种薄膜制备方法，尤其是在半导体工业中。CVD法是一大类薄膜制备方法的统称，其基本特征在于气相或蒸汽相源物质在热的固体表面或近表面区域发生化学反应而形成薄膜材料，根据不同的分类，可以列举出的具体CVD方法有数十种之多。新的CVD方法和设备也不断在产生。雾化辅助CVD方法是在经历了十数年的发展，最近几年受到普遍关注的一种新型CVD技术，大量公开发表的研究文献表明这种方法非常适合制备电子级高品质单晶薄膜，特别是氧化镓、氧化锌材料。雾化辅助CVD最突出的优点在于常压运行、无需真空设备，相比目前半导体工业中主流的MOCVD技术，仅仅能耗成本就可以降低超过50％左右。
[0003]在CVD技术中，反应腔体的设计是关键，无论科研还是生产，优良的CVD腔体是输出高品质样品的重要保证，雾化辅助CVD也不例外。但由于目前对薄膜生长的细节机制，包括质量输运、能量输运、薄膜生长的化学反应动力系等，我们还不是非常清楚，因比无法从理论角度给出最佳腔体设计的原则和最佳腔体参数，所以依然有大量实验的、理论的研究工作要开展。实验研究中，也为了进一步探索薄膜生长的机制，不断对腔体内的环境进行调整、优化是必要的。如果每次调整都需要加工制作新的腔体，无论从资金还是从时间角度来考虑都是不经济的。而且这类定制加工，也不能保证加工的工艺稳定性和重复性，进而导致产生的实验数据的对比分析的可信度降低，甚至完全失去对比分析意义。
[0004]因此设计制造一种可复用腔体用来探究薄膜生长的机制是必要的。

技术实现思路

[0005]针对目前存在的技术问题，本专利技术提供一种雾化辅助CVD反应腔体，以解决现有技术中的问题。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]一种雾化辅助CVD反应腔体，包括腔室，该腔室由腔室底板、腔室前盖板、腔室后盖板和反应区盖板粘接后形成，该反应区盖板设在所述腔室前盖板和腔室后盖板之间，所述反应区盖板的设置可以方便将衬底模板放置在所述腔室内的高温反应区，所述腔室底板、腔室前盖板、腔室后盖板和反应区盖板均采用石英材质制成，在对应所述腔室的高温反应区的下方位置设有若干热电偶，所述腔室的进口端与缓冲腔连通，且在靠近其进口端的位置还设有水冷装置，所述腔室的出口端为尾气排放口。
[0008]优选的，在所述腔室底板上位于其两侧的位置分别设有异形侧边条，所述异形侧边条朝向所述腔室底板的一侧分布有V型槽，该V型槽内填充有高温胶，实现与所述腔室底板粘接，所述异形侧边条的另一侧与对应位置的所述腔室前盖板、腔室后盖板和反应区盖板粘接。
[0009]如此设置，可增强腔室的结构稳定性、提高连接处气密性。
[0010]优选的，在所述异形侧边条上对应高温反应区的位置嵌设有第一侧边填充块。
[0011]实验过程中高温反应区会连同侧边区域一同沉积薄膜进而会污染异形侧边条，因此在该区域嵌设第一侧边填充块，减少沉积薄膜对异形侧边条的污染。
[0012]优选的，在所述异形侧边条上对应尾气输运区的位置嵌设有第二侧边填充块，该第二侧边填充块呈梯形结构，方便将冷凝为液滴的前驱体液体气溶胶引流至腔室的中部，减少对所述异形侧边条与腔室底板交界处的腐蚀。
[0013]如此设置，实验中前驱体液体气溶胶经过高温反应区进入中低温尾气输运区时会冷凝为液滴腐蚀异形侧边条与腔室底板交界处，于是在异形侧边条中低温尾气输运区嵌入第二侧边填充块，冷凝液滴通常悬挂于腔室内部空间上部分，然后经由重力作用自然滴落，第二侧边填充块的梯形结构设计方便液滴向腔室或者腔室底板中间汇聚，增加了异形侧边条与腔室底板交界处和液滴之间的空间距离，提高腔室使用寿命。
[0014]优选的，所述反应区盖板包括反应区上盖板和粘接在该反应区上盖板下方的流场调制斜劈，该流场调制斜劈的劈尖朝向所述腔室的进口端，所述反应区上盖板的长度大于所述流场调制斜劈的长度，所述反应区上盖板的两端分别与对应端的腔室前盖板和腔室后盖板粘接。
[0015]如此设置，反应区盖板通过粘接的方式与腔室前盖板和腔室后盖板连接，方便拆卸安装；流场调制斜劈可以有效调控前驱体液体气溶胶沉积位置，并对前驱体液体气溶胶伴有沿流场调制斜劈方向汇聚作用，提高沉积效率，同时流场调制斜劈也是粘接在反应区上盖板上的，方便更换不同的流场调制斜劈，可以快速实现不同劈尖角度对气流场、薄膜结构的影响研究。
[0016]优选的，在所述反应区上盖板上与所述腔室前盖板和腔室后盖板粘接的位置分布有气密沟槽，该气密沟槽内填充有高温胶，提高结合处气密性。
[0017]优选的，所述流场调制斜劈的底面与所述衬底模板上表面之间的距离为1.1
‑
1.3mm。
[0018]在这个距离范围下能够稳定保持层流，并成功制备质量较好的样品。
[0019]优选的，所述热电偶通过热电偶测温端固定片和热电偶线束固定片固定在所述腔室底板下方。
[0020]优选的，所述腔室底板的下端面设有向内凹陷的凹槽，所述热电偶测温端固定片和热电偶线束固定片嵌设在该凹槽内。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0022](1)本方案的反应腔体是由石英材质制成的，高温反应区域是透明的，可以直接观察反应区域的细节情况，也可以便捷实现光辐射在薄膜生长区域的导入，不仅有利于探讨成膜机制、而且也是一种工艺优化的技术手段；
[0023](2)本方案腔室由腔室底板、腔室前盖板、腔室后盖板和反应区盖板粘接后形成，通过反应区盖板的安装和拆卸方便取放样品，也方便更换衬底模板，能够适应不同衬底模板的沉积反应，适用范围广，也提高了复用性；
[0024](3)本方案设计了水冷模块，从而保证水冷模块区域的腔体温度与室温接近，会优化从缓冲腔体进入腔体到达沉积反应高温区这段空间内的液体气溶胶的输运特性，调控液
体气溶胶颗粒的寿命，提高薄膜沉积的工艺参数稳定性和薄膜性质的重复性；
[0025](4)本方案提出的流场调制尖劈采用粘接方式与反应区上盖板结合，方便拆卸也方便更换流场调制尖劈，可以实现不同劈尖角度对气流场、薄膜结构的影响研究。
附图说明：
[0026]图1为本专利技术的俯视图；
[0027]图2为图1中的仰视图；
[0028]图3为图1的内部剖视图；
[0029]图4为图1中的A
‑
A剖视图；
[0030]图5为图1中的B
‑
B剖视图；
[0031]图6为图1中的反应区盖板的结构示意图；
[0032]图7为图1中的热电偶线束固定片的结构示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雾化辅助CVD反应腔体，其特征在于：包括腔室(1)，该腔室(1)由腔室底板(11)、腔室前盖板(12)、腔室后盖板(13)和反应区盖板(2)粘接后形成，该反应区盖板(2)设在所述腔室前盖板(12)和腔室后盖板(13)之间，所述反应区盖板(2)的设置可以方便将衬底模板(3)放置在所述腔室(1)内的高温反应区，所述腔室底板(11)、腔室前盖板(12)、腔室后盖板(13)和反应区盖板(2)均采用石英材质制成，在对应所述腔室(1)的高温反应区的下方位置设有若干热电偶，所述腔室(1)的进口端与缓冲腔(5)连通，且在靠近其进口端的位置还设有水冷装置(4)，所述腔室(1)的出口端为尾气排放口。2.根据权利要求1所述的一种雾化辅助CVD反应腔体，其特征在于：在所述腔室底板(11)上位于其两侧的位置分别设有异形侧边条(7)，所述异形侧边条(7)朝向所述腔室底板(11)的一侧分布有V型槽(71)，该V型槽(71)内填充有高温胶，实现与所述腔室底板(11)粘接，所述异形侧边条(7)的另一侧与对应位置的所述腔室前盖板(12)、腔室后盖板(13)和反应区盖板(2)粘接。3.根据权利要求2所述的一种雾化辅助CVD反应腔体，其特征在于：在所述异形侧边条(7)上对应高温反应区的位置嵌设有第一侧边填充块(8)。4.根据权利要求2所述的一种雾化辅助CVD反应腔体，其特征在于：在所述异形侧边条(7)上对应尾气输运区的位置嵌设有第二侧边填充块(9)，该第二侧边填充块(9)呈梯形...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊俊良，罗月婷，陈刚，瞿小林，唐毅，龚恒翔，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：