[發明專利]一種改善CVD設備腔內溫度場的裝置及方法

在審

• 申請號: 202210526206.2
• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN114990528A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 李其仲;張益軒;吉柏鋒;涂溶;章嵩
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/32
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡琳萍

本發明公開了一種改善CVD設備腔內溫度場的裝置及方法，設置于CVD設備腔室頂部，為與反應腔內輪廓一致的平面噴淋板，在噴淋板上分布若干圈通孔型噴淋孔。氣體進入CVD設備腔室頂部后經過噴淋孔阻抗作用，氣流通量從噴淋板中心到邊緣逐漸增大，均勻到達腔內樣品臺處。采用本發明使CVD設備腔內樣品臺處溫度場分布均勻并減小溫度梯度，從而提高樣品的鍍膜均勻度。

技術領域

本發明應用于CVD設備腔室頂部，用于調節腔內氣流分布從而使樣品臺處溫度場分布均勻并減小溫度梯度。

背景技術

碳化硅具有高熱導率、高擊穿場強、高飽和電子漂移速率等特點，可以很好地滿足新能源汽車電動化發展趨勢。新能源汽車產業的飛速發展，極大地推動了碳化硅產業發展與技術創新。目前碳化硅鍍膜技術多采用化學氣相沉積(CVD)：反應物質以氣相狀態由進口進入反應腔內發生化學反應，在固態基體表面產生固態物質沉積，從而為固體基體鍍膜的一種工藝技術。為了對腔內溫度進行精確控制以及獲得均勻的溫度場，這對其設備的更新優化也帶來了挑戰。

現階段的化學氣相沉積(CVD)設備根據反應原理不同可分為:等離子增強化學氣相沉積(PECVD)設備、低壓化學氣相沉積(LPCVD)設備以及鹵化物化學氣相沉積(HCVD)設備等。

常見的鹵化物化學氣相沉積(HCVD)設備工作原理參見圖1。該設備包括導氣孔1，保溫碳氈2，石墨筒3，頂部蓋板4，保溫碳氈5，圓形樣品臺6，保溫碳氈7，爐體外壁8，托盤9，加熱體10，絕緣支撐塊11，保溫碳氈12，爐體外壁13，支撐板14，保溫碳氈15，石墨電極16，轉動軸17，支撐桿18。其中，頂部蓋板4與石墨筒3組成了封閉的真空反應腔；反應氣體由導氣孔1進入真空反應腔；加熱體10為該設備唯一熱源，由計算機控制石墨電極16使其產生熱量，從而使加熱體達到精確溫度；反應氣體發生化學反應，在圓形樣品臺6上產生碳化硅固體沉積，從而為碳化硅鍍膜；轉動軸17與托盤9相連發生轉動，固定在托盤9上的六根支撐桿18帶動圓形樣品6實現與轉動軸17同轉速轉動；保溫碳氈2、5、7、12、15起到減少反應腔熱量散失的作用；支撐板14可固定設備；爐體外壁8、13為空心結構，里面注入循環冷凝水，防止外壁溫度過高，起到保護作用。

但是，由于CVD反應腔內氣流分布并不均勻，氣體從頂部進入經過反應腔到達樣品臺處時溫度已經與設定溫度有了偏差，從而形成較大的溫度梯度，不利于碳化硅鍍膜均勻沉積。

類似的，在其他化學氣相沉積(CVD)設備中也存在著樣品臺處溫度場分布不均勻的問題，影響鍍膜均勻度。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種面向CVD設備用來調節腔內氣流分布的裝置及方法，使樣品臺處溫度場分布均勻并減小溫度梯度，從而提高樣品的鍍膜均勻度。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:

一種改善CVD設備腔內溫度場的裝置，其特征在于：為與反應腔內輪廓一致的平面噴淋板，在噴淋板上分布若干圈通孔型噴淋孔。

上述技術方案中，噴淋板為圓形。

上述技術方案中，同一圈上所分布的任一噴淋孔直徑相等。

上述技術方案中，同一圈上所分布的任一噴淋孔圓心與噴淋板面的中心距離相等。

上述技術方案中，同一圈上所分布的任一相鄰的兩個噴淋孔與噴淋板面的中心的徑向直線所構成的夾角相等。

上述技術方案中，噴淋板面的圓心或中心處不設置通孔。

上述技術方案中，按照最內圈噴淋孔到最外圈噴淋孔順序，以最內圈噴淋孔圓心與噴淋板面的圓心距離L1為基準，每相鄰兩圈噴淋孔圓心所構成的同心圓半徑差Li呈現以對數函數單調遞增依次增大或保持大小不變的變化趨勢。