專利名稱：化學氣相沉積裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學氣相沉積裝置，尤其涉及一種爐管式化學氣相沉積裝置。
背景技術(shù)：
化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)是利用化學反應的方式，在反應器內(nèi)，將反應氣體生成固態(tài)的生成物，并沉積在基材表面的一種薄膜沉積技術(shù)。而化學氣相沉積制備工藝中，可分為常壓(Ambient Pressure，AP)、低壓(Low Pressure，LP)、電漿(Plasma Enhanced，PE)三種不同沉積方式。另外，化學氣相沉積的反應設(shè)備結(jié)構(gòu)根據(jù)不同制備工藝可分為水平式(HorizontalType)(包括爐管式)、直立式(Vertical Type)、直桶式(Barrel Type)、管狀式(Tubular Type)、烘盤式(Pancake Type)和連貫式(Continuous Type)等。
請參閱圖1，為一現(xiàn)有的爐管式低壓化學氣相沉積(LPCVD)設(shè)備，用來制備納米碳材等材料。爐管10本身是以經(jīng)退火后的石英所構(gòu)成，由外部單一加熱裝置12對爐管10進行加熱。反應氣體從爐門(未標示)送入爐管10內(nèi)。欲沉積的基材可放置在以石英制成的晶舟(Boat)11上，基材隨晶舟11放入爐管的適當位置，進行沉積。沉積反應所剩下的廢氣，經(jīng)過微粒過濾器16，由真空泵18排出。
進行化學氣相沉積反應時，爐管內(nèi)成長在基材上的產(chǎn)物應該是在反應氣體在理想狀態(tài)下均勻分布，然而，實際上由于反應氣體的濃度會隨著反應的進行而降低，導致靠近反應氣體入口處的近氣體端比相對入口處較遠的遠氣體端的反應氣體濃度不相同，所以，近氣體端與遠氣體端的表面沉積速率不同，在近氣體端的沉積速率會比遠氣體端的沉積速率較高，從而造成基材表面的產(chǎn)物不均勻沉積。
所以，提供一種能均勻沉積產(chǎn)物的化學氣相沉積設(shè)備實為必要。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能使產(chǎn)物均勻沉積的化學氣相沉積裝置。
為實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種化學氣相沉積裝置，其包括有一爐管、一環(huán)繞該爐管的爐管加熱裝置、和連接該爐管的一反應氣體進氣裝置、一保護氣體進氣裝置、以及一抽氣裝置，該爐管加熱裝置包括至少兩加熱段，該至少兩加熱段可各自獨立工作。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)三段加熱裝置的溫度來彌補由于反應氣體不均引起的沉積速率不同，使本發(fā)明的化學氣相沉積裝置能更均勻地沉積產(chǎn)物。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的化學氣相沉積裝置的示意圖。
圖2是本發(fā)明的化學氣相沉積裝置的示意圖。
圖3是本發(fā)明的化學氣相沉積裝置的爐管三加熱段的加熱溫度曲線圖。
具體實施方式
請參閱圖2，為本發(fā)明的爐管式氣相沉積設(shè)備，其包括有一爐管20、一環(huán)繞該爐管20的爐管加熱裝置22、連接該爐管20的一反應氣體進氣裝置23、一保護氣體進氣裝置25、以及一抽氣裝置28，上述爐管加熱裝置22分為三加熱段。
爐管20本身是以經(jīng)退火后的石英所構(gòu)成，其外部環(huán)繞爐管加熱裝置22對爐管20進行加熱。該爐管加熱裝置22包括至少兩加熱段，本實施例中采用三加熱段，即第一加熱段221、第二加熱段222和第三加熱段223，該三段加熱器可為程控加熱器，用于各自控制加熱溫度。
欲沉積的基材可置在由石英制成的晶舟(Boat)21上，并隨著晶舟21放入爐管的適當位置。反應氣體由反應氣體進氣裝置23從爐門(未標示)送入爐管20內(nèi)，該反應氣體進氣裝置23包括一壓力計231和一質(zhì)流控制器233，該質(zhì)流控制器233連接著氣體提供瓶，為本反應裝置的進氣口。同時，保護氣體進氣裝置25通入保護氣體如惰性氣體或氮氣等，以便進行沉積。
在進行化學氣相沉積反應時，爐管20內(nèi)有許多由副產(chǎn)物和未反應完全的反應氣體所產(chǎn)生的微粒，為避免這些微粒隨著廢氣進入抽氣裝置28造成阻塞，因此在連接爐管20與抽氣裝置28之間的排氣通道中還設(shè)置一微粒過濾器26，廢氣再由抽氣裝置28排出，該抽氣裝置28可選用真空泵。
運用時，將欲沉積的基材放置在由石英制成的晶舟21上，并和晶舟21放入爐管的適當位置；通過反應氣體進氣裝置23向爐管20通入反應氣體，同時，保護氣體進氣裝置25通入保護氣體如惰性氣體或氮氣等，進行沉積反應。由于進行化學氣相沉積反應時，反應氣體在理想狀態(tài)下為均勻分布，然而，實際上由于反應氣體的濃度會隨著反應的進行而降低，所以，導致靠近反應氣體入口處的近氣體端比相對入口處較遠的遠氣體端的反應氣體濃度不相同。
根據(jù)實驗中出現(xiàn)的反應氣體分布不均的缺點，本實施例將接近反應氣體入口處的第一加熱段221，設(shè)定較低的加熱溫度，然后第二加熱段222和第三加熱段223的加熱溫度逐次提高。讓接近排氣端的第三加熱段223處于較高的溫度下，來彌補因氣體濃度下降導致的沉積速率的不均。加熱裝置溫度范圍會隨著制程的不同或爐管大小的不同而有不同的爐管內(nèi)前后設(shè)定加熱溫度，其溫度變化范圍最高可達20℃到200℃。依實驗結(jié)果可再次修正上述三段加熱裝置的起始溫度和溫度差，以達較佳的沉積速率均勻的實驗效果。
本發(fā)明的加熱裝置還可以采用將第一加熱段221作為反應氣體的預熱區(qū)，而在第二加熱段222加大反應溫度，使成為產(chǎn)物沉積主區(qū)域。
另外，本發(fā)明的加熱裝置還可以設(shè)置為和時間為關(guān)系式的梯度加熱方式。請參閱圖3，圖中所示的Y軸為爐管三段加熱裝置溫度(T)，X軸為實驗反應時間(t)。圖中所示的曲線1、曲線2和曲線3分別為相應第一加熱段221、第二加熱段222和第三加熱段223的加熱溫度曲線，上述三段加熱裝置采用和時間為關(guān)系式的梯度式加熱方式來彌補反應隨時間而氣體濃度下降的缺點。
本發(fā)明的設(shè)備可在低壓真空下操作，但是不局限于低壓，也可以在常壓下操作。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)三段加熱裝置221，222和223的溫度來彌補由于反應氣體不均引起的沉積速率不同，使本發(fā)明的化學氣相沉積裝置能更均勻地沉積欲沉積物?？商娲?，本發(fā)明化學氣相沉積裝置的爐管加熱裝置可以根據(jù)需要設(shè)計為兩個加熱段或多個加熱段，該兩個加熱段或多個加熱段都可以各自獨立工作。
權(quán)利要求
1.一種化學氣相沉積裝置，其包括有一爐管、一環(huán)繞該爐管的爐管加熱裝置、和連接該爐管的一反應氣體進氣裝置、一保護氣體進氣裝置、以及一抽氣裝置，其特征在于該爐管加熱裝置包括至少兩加熱段，該至少兩熱段可各自獨立工作。
2.如權(quán)利要求1所述的一種化學氣相沉積裝置，其特征在于爐管為經(jīng)退火的石英材料制成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種化學氣相沉積裝置，其特征在于爐管加熱裝置為可程控加熱器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種化學氣相沉積裝置，其特征在于爐管和在抽氣裝置之間設(shè)置一微粒過濾器。
5.如權(quán)利要求1所述的一種化學氣相沉積裝置，其特征在于爐管內(nèi)置有一石英舟。
6.如權(quán)利要求1所述的一種化學氣相沉積裝置，其特征在于反應氣體進氣裝置包括一壓力計和一質(zhì)流控制器。
7.如權(quán)利要求1所述的一種化學氣相沉積裝置，其特征在于抽氣裝置可選用真空泵。
8.如權(quán)利要求1所述的一種化學氣相沉積裝置，其特征在于至少兩熱段由靠近反應氣體入口的近氣端向相對反應氣體入口較遠的遠氣端排列，加熱段的加熱溫度由近氣端向遠氣端逐次增加。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化學氣相沉積裝置，其包括有一爐管、一環(huán)繞該爐管的爐管加熱裝置、和連接該爐管的一反應氣體進氣裝置、一保護氣體進氣裝置、以及一抽氣裝置，該爐管加熱裝置包括至少兩加熱段，該至少兩加熱段可各自獨立工作。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)該至少兩加熱段的溫度來彌補由于反應氣體不均勻引起的沉積速率不同，達到能在基材上均勻沉積產(chǎn)物的目的。
文檔編號C23C16/00GK1626698SQ20031011742
公開日2005年6月15日 申請日期2003年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月13日
發(fā)明者黃全德, 黃文正 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司