CN1276125C - 用于金属有机化学气相沉积设备的楔形反应管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于金属有机化学气相沉积设备的楔形反应管，包括石英管、感应圈、进气管、出气管、衬底、石墨舟、上法兰和下法兰，在石英管外套有感应圈，特征是：在反应室内安装有圆柱形罩，隔板将进气腔分隔为左进气腔和右进气腔，圆柱形罩的出气腔与出气管连通。顶板倾斜的圆柱形罩与衬底一起形成一个楔形的反应腔，反应腔的进气端宽，出气端窄。本发明还设计有衬底旋转装置。下法兰安装在升降杆的升降臂上。本发明具有能够将不同反应气体分别送入反应室、有助于反应气体形成良好的层流、使反应气体混合均匀、减小预反应、大大提高材料生长均匀性和送取样非常方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及反应管，尤其是涉及一种用于金属有机化学气相沉积设备的楔形反应管。
背景技术
在用金属有机化学气相沉积设备(MOCVD)制备半导体薄膜材料时，需要将不同反应气体分别送入反应室，然后将反应气体在衬底表面混合，同时使得气流流过衬底时保持较好的层流状态，从而生长出性能优异的薄膜材料。目前国内外金属有机化学气相沉积设备中石英反应管大多数设计成水平或立式，难以达到既能有效减小预反应又能使反应气体混合均匀的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在材料生长中有助于反应气体形成良好的层流、使反应气体混合均匀、减小预反应、大大提高材料生长均匀性的用于金属有机化学气相沉积设备的楔形反应管。
本发明的目的是这样实现的：本发明包括石英管、感应圈、进气管、出气管、衬底、石墨舟、上法兰、圆环型下法兰和下密封板，石英管的上下两端分别为上法兰、下法兰并与上法兰、下法兰密封接触，上法兰、下法兰与石英管之间为反应室，在石英管外套有中间通冷却水的柱型螺旋管状感应圈，在上法兰上安装有左进气管、右进气管和出气管，特征是在反应室内安装有圆柱形罩，衬底水平放置在圆柱形罩的底部，圆柱形罩的进气腔位于衬底的左斜上方，出气腔位于衬底的右斜上方，在圆柱形罩的进气腔内加工有隔板，隔板将进气腔分隔为与左进气管连通的左进气腔和与右进气管连通的右进气腔，圆柱形罩的出气腔与出气管连通；进气腔的上端与衬底的水平面垂直，下端与衬底的水平面成锐角α，顶板倾斜的圆柱形罩与衬底一起形成一个楔形的反应腔，顶板与衬底的水平面成锐角β，左进气腔的下壁与反应腔的左壁相连，右进气腔的上壁与顶板相连，进气腔的出气口与反应腔的进气端相通，反应腔的出气端与出气腔的进气口相通；在石墨舟的底端安装有由顶杆和电机组成的衬底旋转装置，顶杆的顶端固定在石墨舟的底端中央，底端穿过下密封板与固定在下密封板底部的电机输出轴连接。
锐角α为40～60°角，锐角β为15～25°角；反应腔8的进气端上下距离宽，出气端上下距离窄。
下密封板安装在升降杆的升降臂上。
左进气腔、右进气腔和“L”形出气腔的横截面为长方形，左进气管、右进气管和出气管的横截面为圆形。
本发明由于将反应室设计为立式，反应腔设计为楔形，反应腔的进气端宽，出气端窄，因而楔形的反应腔既有助于反应气体形成良好的层流和充分的均匀混合，又能有效地将反应气体控制在衬底表面，且两路进气方式有助于减小预反应。本发明还设计有衬底旋转装置，这样两路气体就会在旋转的衬底表面均匀混合，从而大大地提高了材料生长的均匀性。本发明的下密封板安装在升降杆的升降臂上，这样衬底就可以与下密封板一起上下运动，因而送取样非常方便。因此本发明具有能够将不同反应气体分别送入反应室、有助于反应气体形成良好的层流、使反应气体混合均匀、减小预反应、大大提高材料生长均匀性和送取样非常方便的优点。
附图说明
图1为本发明的剖视示意图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
本发明包括石英管23、感应圈22、左进气管1、右进气管2、出气管13、衬底11、石墨舟10、上法兰12、圆环型下法兰17和下密封板16，石英管23的上下两端分别为上法兰12、下法兰17并与上法兰12、下法兰17密封接触，上法兰12、下法兰17与石英管23之间为反应室21，在石英管23外套有中间通冷却水的柱型螺旋管状感应圈22，在上法兰12上安装有左进气管1、右进气管2和出气管13，在反应室21内安装有圆柱形罩7，衬底11水平放置在圆柱形罩7的底部，圆柱形罩7的进气腔3位于衬底11的左斜上方，出气腔14位于衬底11的右斜上方，在圆柱形罩7的进气腔3内加工有隔板5，隔板5将进气腔3分隔为与左进气管1连通的左进气腔4和与右进气管2连通的右进气腔6，圆柱形罩7的出气腔14与出气管13连通；进气腔3的上端与衬底11的水平面垂直，下端与衬底11的水平面成锐角α，锐角α为40～60°角，顶板9倾斜的圆柱形罩7与衬底11一起形成一个楔形的反应腔8，顶板9与衬底11的水平面成锐角β，锐角β为15～25°角，左进气腔4的下壁与反应腔8的左壁相连，右进气腔6的上壁与顶板9相连，进气腔3的出气口与反应腔8的进气端相通，反应腔8的出气端与出气腔14的进气口相通，反应腔8的进气端上下距离宽，出气端上下距离窄；在石墨舟10的底端安装有由顶杆15和电机18组成的衬底旋转装置，顶杆15的顶端固定在石墨舟10的底端中央，底端穿过下密封板16与固定在下密封板16底部的电机18的输出轴连接。
下密封板16安装在升降杆19的升降臂20上。
左进气腔4、右进气腔6和“L”形出气腔14的横截面为长方形，左进气管1、右进气管2和出气管13的横截面为圆形。
Claims (5)
1、一种用于金属有机化学气相沉积设备的楔形反应管，包括石英管(23)、感应圈(22)、左进气管(1)、右进气管(2)、出气管(13)、衬底(11)、石墨舟(10)、上法兰(12)、圆环型下法兰(17)和下密封板(16)，石英管(23)的上下两端分别为上法兰(12)、下法兰(17)并与上法兰(12)、下法兰(17)密封接触，上法兰(12)、下法兰(17)与石英管(23)之间为反应室(21)，在石英管(23)外套有中间通冷却水的柱型螺旋管状感应圈(22)，在上法兰(12)上安装有左进气管(1)、右进气管(2)和出气管(13)，其特征在于：在反应室(21)内安装有圆柱形罩(7)，衬底(11)水平放置在圆柱形罩(7)的底部，圆柱形罩(7)的进气腔(3)位于衬底(11)的左斜上方，出气腔(14)位于衬底(11)的右斜上方，在圆柱形罩(7)的进气腔(3)内加工有隔板(5)，隔板(5)将进气腔(3)分隔为与左进气管(1)连通的左进气腔(4)和与右进气管(2)连通的右进气腔(6)，圆柱形罩(7)的出气腔(14)与出气管(13)连通；进气腔(3)的上端与衬底(11)的水平面垂直，下端与衬底(11)的水平面成锐角α，顶板(9)倾斜的圆柱形罩(7)与衬底(11)一起形成一个楔形的反应腔(8)，顶板(9)与衬底(11)的水平面成锐角β，左进气腔(4)的下壁与反应腔(8)的左壁相连，右进气腔(6)的上壁与顶板(9)相连，进气腔(3)的出气口与反应腔(8)的进气端相通，反应腔(8)的出气端与出气腔(14)的进气口相通；在石墨舟(10)的底端安装有由顶杆(15)和电机(18)组成的衬底旋转装置，顶杆(15)的顶端固定在石墨舟(10)的底端中央，底端穿过下密封板(16)与固定在下密封板(16)底部的电机(18)的输出轴连接。
2、如权利要求1所述的用于金属有机化学气相沉积设备的楔形反应管，其特征在于：锐角α为40～60°角，锐角β为15～25°角。
3、如权利要求1所述的用于金属有机化学气相沉积设备的楔形反应管，其特征在于：反应腔(8)的进气端上下距离宽，出气端上下距离窄。
4、如权利要求1所述的用于金属有机化学气相沉积设备的楔形反应管，其特征在于：下密封板(16)安装在升降杆(19)的升降臂(20)上。
5、如权利要求4所述的用于金属有机化学气相沉积设备的楔形反应管，其特征在于：左进气腔(4)、右进气腔(6)和“L”形出气腔(14)的横截面为长方形，左进气管(1)、右进气管(2)和出气管(13)的横截面为圆形。
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