專利名稱：雙溫場(chǎng)化學(xué)氣相沉積裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種在耐溫較低的基體上生長(zhǎng) 反應(yīng)溫度較高的薄膜材料的設(shè)備。
背景技術(shù)：
化學(xué)氣相沉積技術(shù)是廣泛應(yīng)用于材料制備領(lǐng)域的一種方法，按照生長(zhǎng)源材料的不同又可以分為一般的化學(xué)氣相沉積(CVD)和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(M0CVD)。利用化學(xué)氣相沉積方法既可以制備薄膜材料，又可以制備體材料。 例如，制備高純硅材料的西門子方法實(shí)際上就是利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)，在加 熱的硅棒上使三氯氫硅和氫氣發(fā)生還原反應(yīng)，制備高純硅棒。美國(guó)專利US4981102中公開的一種熱壁化學(xué)氣相沉積(CVD)反應(yīng)器是有一 加熱的襯里用于使硅氣體物中的硅沉積在內(nèi)表面上，該反應(yīng)器可被循環(huán)至高熱 從而為熔融流出熔化硅，或者它可通過一反應(yīng)器上的大門被打開從而移走襯里， 因此沉積硅可從襯里的內(nèi)表面被移走用作大塊多晶硅錠。這種方法對(duì)于異質(zhì)結(jié) 材料生長(zhǎng)，特別是生長(zhǎng)基體耐溫較低，而反應(yīng)溫度較高的異質(zhì)結(jié)材料生長(zhǎng)是不 適合的在申請(qǐng)?zhí)栔泄剂艘环N在反應(yīng)器內(nèi)的中央安裝加熱器，在加熱器的外部有 硅中心管，在硅中心管的內(nèi)部安裝加熱器，也是一種以基體加熱的化學(xué)氣相沉 積方法，首先加熱的是硅中心管，從中心輻射到整個(gè)反應(yīng)室中使硅氣體得到加 熱，并且首先在硅中心管附近發(fā)生反應(yīng)，硅不但沉積在硅中心管上，還沉積在 中間管上。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是本發(fā)明的目的在于提供一種新的用于制備薄 膜材料的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，克服傳統(tǒng)化學(xué)氣相沉積方法只有基體加熱，在基 體表面或基體附近進(jìn)行反應(yīng)生長(zhǎng)的不足。提供一種雙溫場(chǎng)化學(xué)氣相沉積裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供的一種雙溫場(chǎng)化學(xué)氣相 沉積裝置，反應(yīng)器是由進(jìn)氣機(jī)構(gòu)、反應(yīng)加熱爐、基體加熱爐和基體儲(chǔ)存箱共同 構(gòu)成密閉空間，進(jìn)氣機(jī)構(gòu)安裝在反應(yīng)加熱爐的外殼上，在反應(yīng)加熱爐的外壁與 水冷裝置相接觸，基體通過反應(yīng)加熱爐與基體加熱爐之間的空隙。本發(fā)明中反應(yīng)加熱爐內(nèi)的加熱裝置是電阻式加熱器，安裝在反應(yīng)加熱爐的 內(nèi)壁附近，能保持加熱器的加熱穩(wěn)定，同時(shí)能夠有效地控制和穩(wěn)定氣體的加熱 溫度，使氣體反應(yīng)穩(wěn)定連續(xù)的發(fā)生。本發(fā)明中反應(yīng)加熱爐的一端是密閉的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，另 一端是開口的對(duì)應(yīng)生長(zhǎng) 基體，使反應(yīng)加熱爐內(nèi)的加熱的反應(yīng)氣體能到達(dá)加熱的基體表面進(jìn)行沉積。本發(fā)明中基體加熱爐的加熱裝置是電阻式加熱器或電感式加熱器，安裝在 與基體較近的部位，電阻式加熱器和電感式加熱器的加熱效率高，且能均勻的 加熱基體材料。本發(fā)明中反應(yīng)加熱爐的加熱裝置和基體加熱爐的加熱裝置的溫度控制裝置是獨(dú)立的裝置，加熱溫度控制區(qū)間在o i5oo°c，溫度控制精度士o. rc。本發(fā)明中基體通過反應(yīng)加熱爐與基體加熱爐之間的空隙，基體兩端通過張 緊輪安裝在基體儲(chǔ)存箱內(nèi)的巻筒上，巻筒轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)基體運(yùn)動(dòng)，使生成物能連續(xù) 的沉積在基體上?；w的溫度有基體加熱爐控制，可以低于反應(yīng)溫度，使基體 不受高溫的破壞。
本發(fā)明中在反應(yīng)器中材料生長(zhǎng)基體的材料可以是硅晶體也可以是不銹鋼 箔、鋁箔、玻璃、陶瓷和塑料材料，基體的結(jié)構(gòu)形狀可以是分離片狀材料，也 可以是連續(xù)帶狀材料。本發(fā)明中雙溫場(chǎng)化學(xué)氣相沉積裝置的反應(yīng)器的內(nèi)腔的形狀可以是圓柱體、 橢圓柱體、球體、橢球體、棱柱體或不同腔體組合成的復(fù)合體形狀。本發(fā)明中真空反應(yīng)室壁采用不銹鋼材料或石英材料制成。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明所提供的雙溫場(chǎng)化學(xué)氣相沉積裝置與傳統(tǒng)的 化學(xué)氣相沉積裝置相比，具有功能更多、用途更廣的優(yōu)點(diǎn)。采用本發(fā)明可以在 耐溫較低的基體上生長(zhǎng)反應(yīng)溫度較高的材料，更有利于異質(zhì)結(jié)材料生長(zhǎng)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。 圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.反應(yīng)加熱爐，2.水冷裝置，3.電阻式加熱器，4.進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，5.基 體加熱爐，6.電感式加熱器，7.基體，8.基體儲(chǔ)存箱，9.張緊輪，10.巻 筒。
具體實(shí)施方式
實(shí)例一如圖中所示的，采用不銹鋼材料制成圓柱狀的真空反應(yīng)室，真空反應(yīng)室的上部為反應(yīng)加熱爐l，在反應(yīng)加熱爐的外壁附近安裝有水冷裝置2,電阻式加熱 器3安裝在內(nèi)壁附近，在反應(yīng)加熱爐1的壁上有進(jìn)氣機(jī)構(gòu)4，在反應(yīng)加熱爐1的 開口下方是基體加熱爐5，基體加熱爐5的加熱裝置是電感式加熱器6，電感式
加熱器6與反應(yīng)加熱爐1的電阻式加熱器5具有相對(duì)獨(dú)立的控溫裝置，兩個(gè)加熱器的溫度控制區(qū)間在o i5oo°c，溫度控制精度為士o. rc，在上下兩個(gè)加熱爐的兩側(cè)是基體儲(chǔ)存箱，基體7的兩端安裝在基體儲(chǔ)存箱8內(nèi)的巻筒10上，基 體經(jīng)過基體儲(chǔ)存箱內(nèi)的張緊輪9后通過兩個(gè)加熱爐之間的空隙，巻筒10轉(zhuǎn)動(dòng)帶 動(dòng)基體7運(yùn)動(dòng)，保持在反應(yīng)室內(nèi)的基體7溫度穩(wěn)定。實(shí)例二采用實(shí)例一中的雙溫場(chǎng)化學(xué)沉積裝置進(jìn)行多晶硅薄膜生產(chǎn)，首先對(duì)雙溫場(chǎng) 化學(xué)氣相沉積裝置的操作是進(jìn)行抽真空，真空度應(yīng)達(dá)到10'4Pa左右，待真空抽 好后再往化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室內(nèi)通氫氣?？梢赃@樣重復(fù)幾次以減少化學(xué)氣相沉 積反應(yīng)室內(nèi)的殘余空氣。將化學(xué)氣相沉積反應(yīng)加熱爐的加熱器溫度控制在1100 °C，將化學(xué)氣相沉積基體加熱爐內(nèi)的電感式加熱器的加熱溫度設(shè)定為800°C，待 溫度穩(wěn)定后，通過進(jìn)氣機(jī)構(gòu)向反應(yīng)室內(nèi)通入三氯化硅氣體和氫氣，反應(yīng)生成的 硅晶體連續(xù)地沉積在運(yùn)動(dòng)的不銹鋼箔基體上。
權(quán)利要求
1.一種雙溫場(chǎng)化學(xué)氣相沉積裝置，其特征是反應(yīng)器是由進(jìn)氣機(jī)構(gòu)、反應(yīng)加熱爐、基體加熱爐和基體儲(chǔ)存箱共同構(gòu)成密閉空間，進(jìn)氣機(jī)構(gòu)安裝在反應(yīng)加熱爐的外殼上，在反應(yīng)加熱爐的外壁與水冷裝置相接觸，基體通過反應(yīng)加熱爐與基體加熱爐之間的空隙。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙溫場(chǎng)化學(xué)氣相沉積裝置，其特征是反應(yīng) 加熱爐內(nèi)的加熱裝置是電阻式加熱器，安裝在反應(yīng)加熱爐的內(nèi)壁附近。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙溫場(chǎng)化學(xué)氣相沉積裝置，其特征是反應(yīng) 加熱爐的一端是密閉的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，另一端是開口的對(duì)應(yīng)生長(zhǎng)基體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙溫場(chǎng)化學(xué)氣相沉積裝置，其特征是基體 加熱爐的加熱裝置是電阻式加熱器或電感式加熱器，安裝在與基體較近的部位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙溫場(chǎng)化學(xué)氣相沉積裝置，其特征是基體 通過反應(yīng)加熱爐與基體加熱爐之間的空隙，基體兩端通過張緊輪安裝在基體儲(chǔ) 存箱內(nèi)的巻筒上。
全文摘要
本發(fā)明涉及到薄膜材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種化學(xué)氣相沉積裝置。提供了一種雙溫場(chǎng)化學(xué)氣相沉積裝置，反應(yīng)器是由進(jìn)氣機(jī)構(gòu)、反應(yīng)加熱爐、基體加熱爐和基體儲(chǔ)存箱共同構(gòu)成密閉空間，進(jìn)氣機(jī)構(gòu)安裝在反應(yīng)加熱爐的外殼上，在反應(yīng)加熱爐的外壁與水冷裝置相接觸，基體通過反應(yīng)加熱爐與基體加熱爐之間的空隙。本發(fā)明為解決傳統(tǒng)化學(xué)氣相沉積裝置只加熱材料生長(zhǎng)基體，導(dǎo)致基體溫度過高的問題。本發(fā)明所提供的雙溫場(chǎng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)與傳統(tǒng)的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)相比，具有功能更多、用途更廣的優(yōu)點(diǎn)。采用本發(fā)明可以在耐溫較低的基體上生長(zhǎng)反應(yīng)溫度較高的材料，更有利于異質(zhì)結(jié)材料生長(zhǎng)。
文檔編號(hào)C23C16/44GK101158033SQ200710135279
公開日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者尹志崗, 阮正亞, 阮紹林, 陳晨龍, 陳諾夫, 韓正國(guó) 申請(qǐng)人:常州英諾能源技術(shù)有限公司