[發明專利]一種碳碳坩堝溫差狹縫導流快速氣相沉積爐及其工藝方法

在審

• 申請號: 202110043405.3
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112877671A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 王金鐸;啜艷明;郭賓;胡士偉;周倩
• 申請（專利權）人: 河北順天新材料有限公司
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/46;C23C16/455;C30B35/00
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 王振佳

本發明公開了一種碳碳坩堝溫差狹縫導流快速氣相沉積爐，包括內室和外室，所述外室套設在所述內室的外側，所述內室的底部設有進氣口，其頂部設有蓋體，所述蓋體上設有與所述內室連通的氣管，所述氣管的另一端與真空泵連接，所述外室的中間設有環形發熱體，所述內室的中心設有石墨發熱體，所述石墨發熱體的外側套設有匹配的一體式碳碳套筒；所述內室內設有套設在所述石墨發熱體外側的隔板，所述隔板用于對碳碳坩堝進行分隔，所述隔板上設有通孔，所述碳碳坩堝的內層和外層均設有形狀匹配的石墨工裝。本發明采用上述一種碳碳坩堝溫差狹縫導流快速氣相沉積爐及其工藝方法，生產的產品質量穩定，節省能源，大大降低生產成本及周期。

技術領域

本發明涉及樣品檢測設備技術領域，特別是涉及一種碳碳坩堝溫差狹縫導流快速氣相沉積爐及其工藝方法。

背景技術

碳碳坩堝現已廣泛應用在單晶硅爐內使用，但碳碳產品生產周期長。現在國內常用的沉積爐為圓柱井式內外雙室沉積爐，內室沉積，外室加熱，內外室用碳碳圓筒隔開，沉積工作時內室通入CH₄碳源氣體，外室通入少氣量氮氣，保證外室壓力大約內室，否則CH₄裂解產生的熱解炭會從內室進入外室，沉積在外室石墨發熱體表面會影響發熱效率，成本較高。并且，國內氣相沉積工藝方法生產碳碳產品沉積增密工序需要沉積3次，周期為45天。

發明內容

本發明的目的是提供一種碳碳坩堝溫差狹縫導流快速氣相沉積爐及其工藝方法，生產的產品質量穩定，節省能源，大大降低生產成本及周期。

為實現上述目的，本發明提供了一種碳碳坩堝溫差狹縫導流快速氣相沉積爐，包括內室和外室，所述外室套設在所述內室的外側，所述內室的底部設有進氣口，其頂部設有蓋體，所述蓋體上設有與所述內室連通的氣管，所述氣管的另一端與真空泵連接，所述外室的中間設有環形發熱體，所述內室的中心設有石墨發熱體，所述石墨發熱體的外側套設有匹配的一體式碳碳套筒；

所述內室內設有套設在所述石墨發熱體外側的隔板，所述隔板用于對碳碳坩堝進行分隔，所述隔板上設有通孔，所述碳碳坩堝的內層和外層均設有形狀匹配的石墨工裝，所述石墨工裝上設有若干通孔。

優選的，所述內室內設有位于所述碳碳坩堝內側的第一熱電偶和位于所述碳碳坩堝外側的第二熱電偶。

優選的，所述石墨發熱體為棒狀分體結構，所述石墨發熱體之間通過螺紋連接，

一種碳碳坩堝溫差狹縫導流快速氣相沉積工藝方法，步驟如下：

S1、在碳碳坩堝裝爐前，先將內室內石墨發熱體旋開拆除，碳碳坩堝內、外均套有間隙5-8mm的帶孔石墨工裝，以石墨發熱體為中心，將坩堝及內外層石墨工裝全部套裝在石墨發熱體外，不同層之間的坩堝由帶孔石墨隔板隔開，待坩堝裝爐完成后將內室石墨發熱體旋接安裝，并將碳碳套筒套裝在石墨發熱體外；

S2、對內室抽真空，并控制石墨發熱體和環形發熱體均勻升溫至內室溫度950℃，之后控制元件控制環形發熱體適當降低功率，內室石墨發熱體增大發熱功率，控制坩堝內側溫度在20小時內從950℃升溫至1050℃，坩堝內壁側相對外壁側溫度高，從內壁逐漸向中心沉積，沉積100小時后，停止內室石墨發熱體功率，增大外室環形發熱體功率，在20小時內坩堝外側處溫度升溫至1050℃，此時主要是坩堝外側沉積，沉積100小時后坩堝增密均勻密度達到1.5g/cm³；

S3、在整個沉積過程，碳源氣體(CH₄)從底部通入內室，真空泵提供主要流動動力，坩堝內、外帶孔石墨工裝導流碳源氣體從坩堝表面均勻流過，提高沉積效率及沉積均勻性。

因此，本發明采用上述一種碳碳坩堝溫差狹縫導流快速氣相沉積爐及其工藝方法，在內室的中心位置增加石墨發熱體，并在碳碳坩堝內、外套裝帶孔石墨工裝，依靠內、外發熱體制造溫差首先實現坩堝內壁沉積，之后進行坩堝外壁沉積，帶孔石墨工裝及真空泵動力導流碳源氣體，實現碳碳坩堝沉積增密周期由45天縮短到20天。