CN201148465Y - 双温场化学气相沉积装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到薄膜材料制备技术领域，尤其是一种化学气相沉积装置。提供了一种双温场化学气相沉积装置，反应器是由进气机构、反应加热炉、基体加热炉和基体储存箱共同构成密闭空间，进气机构安装在反应加热炉的外壳上，在反应加热炉的外壁与水冷装置相接触，基体通过反应加热炉与基体加热炉之间的空隙。本实用新型为解决传统化学气相沉积装置只加热材料生长基体，导致基体温度过高的问题。本实用新型所提供的双温场化学气相沉积系统与传统的化学气相沉积系统相比，具有功能更多、用途更广的优点。采用本实用新型可以在耐温较低的基体上生长反应温度较高的材料，更有利于异质结材料生长。

Description

双温场化学气相沉积装置

技术领域

本实用新型涉及薄膜材料制备技术领域，尤其是一种在耐温较低的基体上生长反应温度较高的薄膜材料的设备。

背景技术

化学气相沉积技术是广泛应用于材料制备领域的一种方法，按照生长源材料的不同又可以分为一般的化学气相沉积(CVD)和金属有机化学气相沉积(MOCVD)。利用化学气相沉积方法既可以制备薄膜材料，又可以制备体材料。例如，制备高纯硅材料的西门子方法实际上就是利用化学气相沉积技术，在加热的硅棒上使三氯氢硅和氢气发生还原反应，制备高纯硅棒。

美国专利US4981102中公开的一种热壁化学气相沉积(CVD)反应器是有一加热的衬里用于使硅气体物中的硅沉积在内表面上，该反应器可被循环至高热从而为熔融流出熔化硅，或者它可通过一反应器上的大门被打开从而移走衬里，因此沉积硅可从衬里的内表面被移走用作大块多晶硅锭。这种方法对于异质结材料生长，特别是生长基体耐温较低，而反应温度较高的异质结材料生长是不适合的

在申请号中公布了一种在反应器内的中央安装加热器，在加热器的外部有硅中心管，在硅中心管的内部安装加热器，也是一种以基体加热的化学气相沉积方法，首先加热的是硅中心管，从中心辐射到整个反应室中使硅气体得到加热，并且首先在硅中心管附近发生反应，硅不但沉积在硅中心管上，还沉积在中间管上。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型的目的在于提供一种新的用于制备薄膜材料的化学气相沉积设备，克服传统化学气相沉积方法只有基体加热，在基体表面或基体附近进行反应生长的不足。提供一种双温场化学气相沉积装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供的一种双温场化学气相沉积装置，反应器是由进气机构、反应加热炉、基体加热炉和基体储存箱共同构成密闭空间，进气机构安装在反应加热炉的外壳上，在反应加热炉的外壁与水冷装置相接触，基体通过反应加热炉与基体加热炉之间的空隙。

本实用新型中反应加热炉内的加热装置是电阻式加热器，安装在反应加热炉的内壁附近，能保持加热器的加热稳定，同时能够有效地控制和稳定气体的加热温度，使气体反应稳定连续的发生。

本实用新型中反应加热炉的一端是密闭的进气机构，另一端是开口的对应生长基体，使反应加热炉内的加热的反应气体能到达加热的基体表面进行沉积。

本实用新型中基体加热炉的加热装置是电阻式加热器或电感式加热器，安装在与基体较近的部位，电阻式加热器和电感式加热器的加热效率高，且能均匀的加热基体材料。

本实用新型中反应加热炉的加热装置和基体加热炉的加热装置的温度控制装置是独立的装置，加热温度控制区间在0～1500℃，温度控制精度±0.1℃。

本实用新型中基体通过反应加热炉与基体加热炉之间的空隙，基体两端通过张紧轮安装在基体储存箱内的卷筒上，卷筒转动带动基体运动，使生成物能连续的沉积在基体上。基体的温度有基体加热炉控制，可以低于反应温度，使基体不受高温的破坏。

本实用新型中在反应器中材料生长基体的材料可以是硅晶体也可以是不锈钢箔、铝箔、玻璃、陶瓷和塑料等材料，基体的结构形状可以是分离片状材料，也可以是连续带状材料。

本实用新型中双温场化学气相沉积装置的反应器的内腔的形状可以是圆柱体、椭圆柱体、球体、椭球体、棱柱体或不同腔体组合成的复合体形状。

本实用新型中真空反应室壁采用不锈钢材料或石英材料制成。

本实用新型的有益效果是，本实用新型所提供的双温场化学气相沉积装置与传统的化学气相沉积装置相比，具有功能更多、用途更广的优点。采用本实用新型可以在耐温较低的基体上生长反应温度较高的材料，更有利于异质结材料生长。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图中1.反应加热炉，2.水冷装置，3.电阻式加热器，4.进气机构，5.基体加热炉，6.电感式加热器，7.基体，8.基体储存箱，9.张紧轮，10.卷筒。

具体实施方式

实例一：

如图中所示的，采用不锈钢材料制成圆柱状的真空反应室，真空反应室的上部为反应加热炉1，在反应加热炉的外壁附近安装有水冷装置2，电阻式加热器3安装在内壁附近，在反应加热炉1的壁上有进气机构4，在反应加热炉1的开口下方是基体加热炉5，基体加热炉5的加热装置是电感式加热器6，电感式加热器6与反应加热炉1的电阻式加热器5具有相对独立的控温装置，两个加热器的温度控制区间在0～1500℃，温度控制精度为±0.1℃，在上下两个加热炉的两侧是基体储存箱，基体7的两端安装在基体储存箱8内的卷筒10上，基体经过基体储存箱内的张紧轮9后通过两个加热炉之间的空隙，卷筒10转动带动基体7运动，保持在反应室内的基体7温度稳定。

实例二：

采用实例一中的双温场化学沉积装置进行多晶硅薄膜生产，首先对双温场化学气相沉积装置的操作是进行抽真空，真空度应达到10^-4Pa左右，待真空抽好后再往化学气相沉积反应室内通氢气。可以这样重复几次以减少化学气相沉积反应室内的残余空气。将化学气相沉积反应加热炉的加热器温度控制在1100℃，将化学气相沉积基体加热炉内的电感式加热器的加热温度设定为800℃，待温度稳定后，通过进气机构向反应室内通入三氯化硅气体和氢气，反应生成的硅晶体连续地沉积在运动的不锈钢箔基体上。

Claims (5)

1.一种双温场化学气相沉积装置，其特征是：反应器是由进气机构、反应加热炉、基体加热炉和基体储存箱共同构成密闭空间，进气机构安装在反应加热炉的外壳上，在反应加热炉的外壁与水冷装置相接触，基体通过反应加热炉与基体加热炉之间的空隙。

2.根据权利要求1所述的一种双温场化学气相沉积装置，其特征是：反应加热炉内的加热装置是电阻式加热器，安装在反应加热炉的内壁附近。

3.根据权利要求1所述的一种双温场化学气相沉积装置，其特征是：反应加热炉的一端是密闭的进气机构，另一端是开口的对应生长基体。

4.根据权利要求1所述的一种双温场化学气相沉积装置，其特征是：基体加热炉的加热装置是电阻式加热器或电感式加热器，安装在与基体较近的部位。

5.根据权利要求1所述的一种双温场化学气相沉积装置，其特征是：基体通过反应加热炉与基体加热炉之间的空隙，基体两端通过张紧轮安装在基体储存箱内的卷筒上。