CN106337202B - 一种用于高温晶体生长的气体花洒装置 - Google Patents

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本发明涉及一种用于高温晶体生长的气体花洒装置，包括：基座；若干喷管，所述若干喷管沿所述基座的轴向延伸并与所述基座气体连通；至少一层隔板，所述隔板上开设有与所述若干喷管对应的若干通孔5，所述隔板通过所述通孔5套设在所述喷管上。本发明设置的隔板能够有效的阻隔来自样品托和衬底附近的热辐射，使得花洒装置整体特别是喷管内外壁均达不到晶体外延生长的温度，这样就防止了花洒装置上生产晶体外延的可能性，保证了源气不消耗在花洒装置上，可以顺利到达衬底表面，同时也有效延长了花洒装置的使用寿命。

Description

一种用于高温晶体生长的气体花洒装置
技术领域
本发明涉及晶体生长领域，具体涉及一种用于高温晶体生长的气体花洒装置。
背景技术
碳化硅(SiC)是第三代宽禁带半导体材料，具有宽禁带、高击穿电压、高热导率、高电子饱和漂移速率、高电子迁移率、小介电常数、强抗辐射性、高化学稳定性等优点，是制造高温、高频、大功率、抗辐射、非挥发存储器件及光电集成器件的关键材料。碳化硅电力电子器件具有转换效率高、耐高温、抗辐射等特点，已经逐渐在电力转换、太阳能光伏、电动汽车、高效马达等领域取代硅器件，开始崭露头角。
碳化硅电力电子器件的性能主要取决于碳化硅外延材料的质量，而外延薄膜厚度的均匀性是决定外延片质量的主要指标。外延层片内厚度不均的情况，会对外延片的器件加工工艺性能造成严重的不良影响，进而极大影响碳化硅电力电子器件的加工制备。
专利CN 103184514 A公开了一种晶体生长炉，其采用的喷头较为普通，喷头上设置多个喷孔，将气体从喷头喷向衬底，以便形成晶体外延生长，当时喷孔客观上将气体分流成若干个区域，其生长均匀性受到限制，需要更换一种能够更加均匀生长晶体外延的喷头；同时由于喷头也被加热到较高温度，其实际与衬底处于基本相同的环境内，石墨材质制作的喷头以及喷管上也会生长出晶体外延，最终甚至会堵塞喷管，以及影响喷头的正常使用，这其中最主要的原因是喷头附近也具备了与衬底附近相似的温场环境，需要改变喷头处的温场环境。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种使用了隔板的、异于衬底附近温场环境的花洒装置，使之不会有晶体外延生长。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案为：一种用于高温晶体生长的气体花洒装置，包括：
基座；
若干喷管，所述若干喷管沿所述基座的轴向延伸并与所述基座气体连通；
至少一层隔板，所述隔板上开设有与所述若干喷管对应的若干通孔5，所述隔板通过所述通孔5套设在所述喷管上。
本发明一个较佳实施例中，所述隔板的数量设置为至少两个，相邻两所述隔板之间通过间隔件间隔。
本发明一个较佳实施例中，所述间隔件为套设在所述喷管上的螺套。
本发明一个较佳实施例中，所述喷管上设有与所述螺套匹配的外螺纹，所述螺套螺纹匹配的设置在所述喷管上。
本发明一个较佳实施例中，所述气体花洒装置还包括与所述若干喷管远离所述基座的一端配合的端板，且所述若干喷管远离所述基座的一端通过所述端板相互径向固定。
本发明一个较佳实施例中，所述端板上设置有与所述若干喷管对应的若干开孔，所述若干喷管远离所述基座的一端与所述端板上的若干开孔连通。
本发明一个较佳实施例中，所述花洒装置由石墨材料制成。
本发明采用的另一种技术方案为：一种安装有气体花洒装置的晶体生长炉,包括：反应室、设置在所述反应室内的样品托、以及设置在所述反应室周向的加热装置，其特征在于：所述气体花洒装置远离所述基座一端朝向所述样品托，所述加热装置的位置配合所述样品托以对其进行加热。
本发明一个较佳实施例中，所述样品托为中部截面直径小于两端截面直径的回转体结构。
本发明一个较佳实施例中，所述样品托由石墨材料制成。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明设置的隔板能够有效的阻隔来自样品托和衬底附近的热辐射，使得花洒装置整体特别是喷管内外壁均达不到晶体外延生长的温度，这样就防止了花洒装置上生产晶体外延的可能性，保证了源气不消耗在花洒装置上，可以顺利到达衬底表面，同时也有效延长了花洒装置的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例的花洒装置的立体结构图；
图2是安装有花洒装置的晶体生长炉结构示意图；
图中：1、花洒装置，2、基座，3、喷管，4、隔板，5、通孔5，6、螺套，7、端板，8、样品托，9、反应室，10、感应线圈。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1和图2所示，一种用于高温晶体生长的气体花洒装置，包括：
基座2；
若干喷管3，若干喷管3沿基座2的轴向延伸并与基座2气体连通；
至少一层隔板4，隔板4上开设有与若干喷管3对应的若干通孔5，隔板4通过通孔5套设在喷管3上。
在一种实施例中气体花洒装置包括，基座2，以及密集排布在基座2上的若干根喷管3，沿喷管3轴向至少设有一层隔板4，每层隔板4均沿喷管3径向延伸并充满喷管3之间的间隙，喷管3连通基座2。充满喷管3之间缝隙的隔板4能够不留死角的对的来自衬底方向的热辐射进行阻隔。
本发明设置的隔板4能够有效的阻隔来自样品托8和衬底附近的热辐射，使得花洒装置1整体特别是喷管3内外壁均达不到晶体外延生长的温度，这样就防止了花洒装置1上生产晶体外延的可能性，有效延长了花洒装置1的使用寿命。
隔板4上设有若干个通孔5，通孔5与若干个喷管3的排布结构吻合，每个通孔5的孔径均与对应的喷管3外径匹配。
隔板4的数量设置为至少两个，相邻两隔板4之间通过间隔件间隔，间隔件为套设在喷管3上的螺套6。喷管3上设有外螺纹，螺套6螺纹匹配的设置在喷管3上，每层隔板4均通过每个喷管3上对应的螺套6限位固定，螺套6方便了每层隔板4的位置固定和定位，同时也可以限定相邻两层隔板4之间的间距，螺套6两端的隔板4之间间距可以恰好为螺套6的长度，同时螺套6能够更好的封闭通孔5与喷管3外壁之间存在的空隙。通过调整螺套6在喷管上的位置可以方便调整每层隔板4的间距。多层隔板4能够更好更彻底的进行阻隔热辐射进入花洒装置1内。
气体花洒装置1还包括与若干喷管3远离基座2的一端配合的端板7，且若干喷管3远离基座2的一端通过端板7相互径向固定。所有喷管3的自由端均平齐，且自由端处通过端板7相互径向固定，端板7也可以具有隔板4阻隔热辐射的功能，同时其保证每个喷管3端部到达衬底的距离均一致。端板7上设置有与若干喷管3对应的若干开孔，若干喷管3远离基座2的一端与端板7上的若干开孔连通。
花洒装置1和样品托8均由石墨材料制成，采用石墨材质制作是因为：石墨具有良好的导热性，保证热量能够较均匀的分布到衬底的每一块面积上，保证外延生长过程中衬底温场的均匀；同时花洒装置1和样品托8采用石墨材质，石墨不会造成晶体外延生长过程对外延的背景掺杂，晶体外延纯度进一步得到保障。
花洒装置1能够朝向其正下方的样品托8盘喷射气体，样品托8能够水平旋转。旋转装置能够驱动样品托8沿花洒装置1轴线旋转，旋转的样品托8保证衬底每一区域的面积上均具有同等被气体吹拂冲击的概率，进而使得衬底上晶体外延生长具有较好均匀性。
如图2所示，一种安装有气体花洒装置的晶体生长炉,包括：反应室9、设置在反应室内9的样品托、以及设置在反应室9周向的加热装置，气体花洒装置远离基座2一端朝向样品托8，加热装置的位置配合样品托8以对其进行加热。
样品托8为中部截面直径小于两端截面直径的回转体结构，样品托8中部设有径向尺寸较小的腰部，在样品托8外周设置的加热装置向样品托8进行振荡加热后，样品托8上部的台面能够获得较为均匀的热量，热量在台面上分布较为均匀，从而保证衬底上的温度较为均匀，为晶体外延生长过程中提供了均匀的温度环境，保证衬底上晶体外延生长均有较好的均匀性。
采用石墨材质制作样品托8是因为：石墨具有良好的导热性，保证热量能够较快从腰部传递到台面上，也能够保证热量在台面上分布较为均匀；同时衬底采用石墨材质，石墨不会造成晶体外延生长过程对外延的背景掺杂，晶体外延纯度进一步得到保障。
加热装置为感应线圈10，感应线圈10位置与样品托腰部位置对应，这样的结构设置使得优先振荡加热主要集中在样品托8和衬底上，客观上降低了能耗；样品托8下部放置在旋转装置上，旋转装置能够带动样品托沿自身轴线旋转，在晶体生长过程中，气体冲上部喷向衬底，气体分布在衬底表面的均匀性不一定均匀，同时沿衬底和样品托10周向的热辐射的均匀性不一定均匀，旋转后能够避免上述不均匀，使晶体外延生长更为均匀。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (7)

1.一种用于高温晶体生长的气体花洒装置，其特征在于，包括：
基座；
若干喷管，所述若干喷管沿所述基座的轴向延伸并与所述基座气体连通；
至少两个隔板，所述隔板上开设有与所述若干喷管对应的若干通孔，所述隔板通过所述通孔套设在所述喷管上；
相邻两所述隔板之间通过间隔件间隔；所述间隔件为套设在所述喷管上的螺套；
所述喷管上设有与所述螺套匹配的外螺纹，所述螺套螺纹匹配的设置在所述喷管上。
2.根据权利要求1所述的一种用于高温晶体生长的气体花洒装置，其特征在于：所述气体花洒装置还包括与所述若干喷管远离所述基座的一端配合的端板，且所述若干喷管远离所述基座的一端通过所述端板相互径向固定。
3.根据权利要求2所述的一种用于高温晶体生长的气体花洒装置，其特征在于：所述端板上设置有与所述若干喷管对应的若干开孔，所述若干喷管远离所述基座的一端与所述端板上的若干开孔连通。
4.根据权利要求1所述的一种用于高温晶体生长的气体花洒装置，其特征在于：所述花洒装置由石墨材料制成。
5.一种安装有如权利要求1所述气体花洒装置的晶体生长炉,包括：反应室、设置在所述反应室内的样品托、以及设置在所述反应室周向的加热装置，其特征在于：所述气体花洒装置远离所述基座一端朝向所述样品托，所述加热装置的位置配合所述样品托以对其进行加热。
6.根据权利要求5所述的一种晶体生长炉，其特征在于：所述样品托为中部截面直径小于两端截面直径的回转体结构。
7.根据权利要求5所述的一种晶体生长炉，其特征在于：所述样品托由石墨材料制成。
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