CN214529235U - 一种低压化学气相沉积炉进气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种低压化学气相沉积炉进气装置，包括:炉体，所述炉体内设置有混气机构和反应机构；所述混气机构包括混气管；所述反应机构包括隔离板；所述隔离板一侧面与所述混气管另一端端面固接；所述炉体内设置有外管；所述外管内设置有内管；所述内管与所述外管一端均与所述隔离板另一侧面固接；所述内管与所述外管的另一端固接有后密封组件；所述外管内壁与所述内管外壁之间形成环形通道；所述隔离板侧面绕所述隔离板中心周向阵列开设有若干连通孔；所述连通孔两端分别连通所述环形通道和所述混气管内腔；所述内管外壁沿轴线方向螺旋开设有若干通气孔；若干所述通气孔孔径沿所述隔离板到所述后密封组件方向依次增大。

Description

一种低压化学气相沉积炉进气装置

技术领域

本实用新型涉及LPCVD技术领域，特别是涉及一种低压化学气相沉积炉进气装置。

背景技术

LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，低压化学气相沉积)设备是在低压高温条件下，通过混合气体的化学反应生成固体生成物并使其沉积在硅片表面形成薄膜，是化学气相沉积(CVD)设备当中的一种，主要应用于集成电路、电力电子、光伏、微机电系统等行业。在光伏行业中，LPCVD主要应用于多晶硅、非晶硅、SiO₂、Si₃N₄、磷硅玻璃(PSG)和掺硼磷硅玻璃(BPSG)等多种薄膜的生长与沉积。作为CVD设备当中的一种，其最为重要功能或最终的目标仍然是CVD反应，因而反应室是整个设备的核心，也是设计的核心点。

现有技术LPCVD的方式生产poly-si，其中，LPCVD设备是在低压高温条件下，通过混合气体的化学反应生成固体生成物并使其沉积在硅片表面形成薄膜，属于化学气相沉积(CVD)设备当中的一种，该设备的核心在于CVD反应，也就是炉管内的沉积反应。为了进行该沉积反应，LPCVD设备常在炉管的炉口进气，炉尾进行抽气，然而这种方式在硅片上沉积poly-si时，经常出现炉口和炉尾沉积的poly-si偏薄、炉中硅片之间及片内沉积均匀性差异都较大的现象，严重影响成品率与电池效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种低压化学气相沉积炉进气装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种低压化学气相沉积炉进气装置，包括:炉体，所述炉体内设置有混气机构和反应机构；

所述混气机构包括混气管；所述混气管设置在所述炉体内一侧；所述混气管的一端固接有前密封组件；

所述反应机构包括隔离板；所述隔离板一侧面与所述混气管另一端端面固接；所述炉体内设置有外管；所述外管内设置有内管；所述内管与所述外管一端均与所述隔离板另一侧面固接；所述内管与所述外管的另一端固接有后密封组件；所述外管内壁与所述内管外壁之间形成环形通道；所述隔离板侧面绕所述隔离板中心周向阵列开设有若干连通孔；所述连通孔两端分别连通所述环形通道和所述混气管内腔；所述内管外壁沿轴线方向螺旋开设有若干通气孔；若干所述通气孔孔径沿所述隔离板到所述后密封组件方向依次增大。

优选的，设置的隔离板采用石英材料，可以起到耐高温的作用，并且避免反应机构中的热量传递到混合机构中；混气管内腔与环形通道和内管内腔用隔离板隔开，气体通过隔离板上开设的连通孔进入环形通道内；所述内管内腔为工艺腔，气源从进气口进入环形通道，再通过通气孔进入工艺腔，由于气源在通气孔进入工艺腔，沿着腔体气源的浓度是不断下降的，因此不断增大的通气孔能够使得工艺腔内的气源分布均匀得到优化；通气孔是螺旋式分布在内管上，气源可以纵向的通入硅片间，避免片间气体的滞留。

所述前密封组件包括第一环形隔板；所述第一环形隔板与所述炉体一端端面固接；所述第一环形隔板内壁与所述混气管外壁固接；所述混气管端面固接有固定法兰；所述固定法兰侧面固接有前炉门；所述前炉门侧面中心设置有螺旋进气孔。

优选的，设置的螺旋进气孔能够增强气源地扰动，进入混气管内腔的气源更加的均匀。

所述第一环形隔板与所述固定法兰之间固接有第一密封圈；所述混气管外壁与所述炉体内壁之间固接有若干第一垫块。

优选的，设置的第一垫块可以增强混气管在炉体内的稳定性，增强连接强度。

所述后密封组件包括内法兰；所述内法兰与所述内管和所述外管内壁固接；所述炉体另一端固接有第二环形隔板；所述第二环形隔板内壁与所述外管外壁固接；所述第二环形隔板侧面固接第二密封圈；所述第二密封圈侧面固接有外法兰；所述外法兰一侧与所述第二密封圈侧面和所述外管另一端面固接；所述外法兰另一侧固接有第三密封圈；所述第三密封圈侧面固接有抽气机构。

优选的，通过设置固定法兰增强混气管的气密性；通过分别设置内法兰与外法兰增强内管与外管之间的气密性。

所述抽气机构包括后炉门；所述后炉门一侧面与所述第三密封圈固接；所述后炉门另一侧面固接有抽气泵；所述抽气泵连通有抽气管；所述抽气管贯穿所述后炉门，且连通所述内管内腔。

优选的，设置的气泵将内管内的反应气体抽出。

所述连通孔孔径为0.8mm-1.2mm，抽气管管径为12mm-14mm。

所述内管与所述外管的长度均为2.5m-3.5m；所述内管直径为0.31m-0.33m；所述外管直径为0.3m-0.5m。

所述外管内壁设置有保温层。

优选的，设置的保温层可以防止反应机构中热量散失。

所述保温层内壁设置有水冷层。

优选的，设置的水冷层可可以在反应结束后使反应机构中的温度快速均匀的下降。

所述外管外壁与所述炉体内壁之间固接有若干第二垫块；所述内管外壁与所述外管内壁之间固接有若干第三垫块。

优选的，设置第二垫块可以增强外管与炉体之间的连接强度和，第三垫块可以增强内管与外管之间的连接强度。

本实用新型公开了以下技术效果：由于在炉体的前段增加了一个混气室，气体在进入反应机构之前会通过螺旋进气孔进入混气管内腔，螺旋进气孔能够增强气源地扰动，进入混气管内腔的气源更加的均匀，混气管内的温度较低，气体混合不发生反应。另外由于混气机构的存在，使得进入反应机构的气源更加的均匀。另外由于横向送风变为纵向送风，石墨舟中的硅片的间距对片间均匀性的影响降低，可以缩短硅片的间距，增加石墨舟的容量，可以大幅度提高LPCVD的工作效率；在传统的管式LPCVD中，气源从进气口进来，流经整个炉腔，在从出气孔排出，因而不同位置及反应温度对片内均匀性也有一定影响。在靠近炉口部分，源供应充足，硅片内各点浓度较一致，而对于炉尾部分，由于前面反应消耗，空气源浓度较低，使硅片表面各点源浓度不容易达到均衡，而高的反应温度又增强了这个结果，因而出现了从炉口至炉尾的不均匀性的增大。本实用新型所实现的前后均匀送风，能够有效的避免耗散效应，实现前后温度均匀，避免出现前后硅片沉积的不均匀性，同时可以改善硅片的热形变。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型A1的局部放大图；

图3为本实用新型内管的结构示意图；

图4为本实用新型螺旋进气孔的结构示意图；

其中，1-炉体，2-混气管，3-隔离板，4-外管，5-内管，6-环形通道，7-连通孔，8-通气孔，9-第一环形隔板，10-固定法兰，11-前炉门，12-螺旋进气孔，13-第一密封圈，14-第一垫块，15-内法兰，16-第二环形隔板，17-第二密封圈，18-外法兰，19-第三密封圈，20-后炉门，21-抽气泵，22-抽气管，23-保温层，24-水冷层，25-第二垫块，26-第三垫块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供一种低压化学气相沉积炉进气装置，包括:炉体1，所述炉体1内设置有混气机构和反应机构；

所述混气机构包括混气管2；所述混气管2设置在所述炉体内一侧；所述混气管2的一端固接有前密封组件；

所述反应机构包括隔离板3；所述隔离板3一侧面与所述混气管2另一端端面固接；所述炉体1内设置有外管4；所述外管4内设置有内管5；所述内管5与所述外管4一端均与所述隔离板3另一侧面固接；所述内管5与所述外管4的另一端固接有后密封组件；所述外管4内壁与所述内管5外壁之间形成环形通道6；所述隔离板3侧面绕所述隔离板3中心周向阵列开设有若干连通孔7；所述连通孔7两端分别连通所述环形通道6和所述混气管2内腔；所述内管5外壁沿轴线方向螺旋开设有若干通气孔8；若干所述通气孔8孔径沿所述隔离板3到所述后密封组件方向依次增大。

所述内管5与所述外管4均为石英材质。

所述内管5与所述外管4仅通过所述通气孔8相连。

所述前密封组件包括第一环形隔板9；所述第一环形隔板9与所述炉体1一端端面固接；所述第一环形隔板9内壁与所述混气管2外壁固接；所述混气管2端面固接有固定法兰10；所述固定法兰10侧面固接有前炉门11；所述前炉门11侧面中心设置有螺旋进气孔12。

所述第一环形隔板9与所述固定法兰10之间固接有第一密封圈13；所述混气管2外壁与所述炉体内壁之间固接有若干第一垫块14。

所述后密封组件包括内法兰15；所述内法兰15与所述内管5和所述外管4内壁固接；所述炉体1另一端固接有第二环形隔板16；所述第二环形隔板16内壁与所述外管4外壁固接；所述第二环形隔板16侧面固接第二密封圈17；所述第二密封圈17侧面固接有外法兰18；所述外法兰18一侧与所述第二密封圈17侧面和所述外管4另一端面固接；所述外法兰18另一侧固接有第三密封圈19；所述第三密封圈19侧面固接有抽气机构。

所述抽气机构包括后炉门20；所述后炉门20一侧面与所述第三密封圈19固接；所述后炉门20另一侧面固接有抽气泵21；所述抽气泵21连通有抽气管22；所述抽气管22贯穿所述后炉门20，且连通所述内管5内腔。

所述连通孔7孔径为0.8mm-1.2mm，抽气管22管径为12mm-14mm。

所述内管5上开设的的所述通气孔8的圆心的在沿着所述炉体1方向的投影距离为20mm。

所述内管5与所述外管4的长度均为2.5m-3.5m；所述内管5直径为0.31m-0.33m；所述外管4直径为0.3m-0.5m。

所述外管4内壁设置有保温层23。

所述保温层23内壁设置有水冷层24。

所述炉体1加热为分区段加热，前半段的所述混气机构温度较低，后半段的所述反应机构温度较高；所述炉体1分区段加热能够保证气源在所述混气机构内不发生反应，在所述反应机构完成沉积效应。

炉体1的加热区域仅限于反应机构区域，前半段的混气机构处于低温段。

所述外管4外壁与所述炉体1内壁之间固接有若干第二垫块25；所述内管5外壁与所述外管4内壁之间固接有若干第三垫块26。

实施例1

开设的所述螺旋进气孔12从所述炉体1外侧到所述混气管2内腔孔径依次增大，并且所述螺旋进气孔12孔壁上开设有若干螺旋槽，气体先通过所述螺旋进气孔12，所述螺旋进气孔12能够加强气体的扰动，气体能够均匀的分布在所述混气管2内，之后气体通过所述隔离板3上的所述连通孔7进入所述环形通道6内，再通过所述内管5上的开设的大小渐变式的所述通气孔8进入所述工艺腔内进行反应。能够使得气体能够纵向通入片间距，避免之前的常规式的LPCVD设备存在片间积留气体的问题，能够改善硅片的沉积效果。同时能够有效降低耗散效应带来的问题，避免考虑所述炉体1前中后端温度递增的设置。

实施例2

所述通气孔8的面积是逐步变大的，炉尾的所述通气孔8的面积为炉子首段的所述通气孔8面积的2-4倍。这样可以使得所述外管4尾端的浓度较低的气体能够更快速的通入所述工艺腔中，有效的避免了耗散效应。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低压化学气相沉积炉进气装置，其特征在于，包括:炉体(1)，所述炉体(1)内设置有混气机构和反应机构；

所述混气机构包括混气管(2)；所述混气管(2)设置在所述炉体内一侧；所述混气管(2)的一端固接有前密封组件；

所述反应机构包括隔离板(3)；所述隔离板(3)一侧面与所述混气管(2)另一端端面固接；所述炉体(1)内设置有外管(4)；所述外管(4)内设置有内管(5)；所述内管(5)与所述外管(4)一端均与所述隔离板(3)另一侧面固接；所述内管(5)与所述外管(4)的另一端固接有后密封组件；所述外管(4)内壁与所述内管(5)外壁之间形成环形通道(6)；所述隔离板(3)侧面绕所述隔离板(3)中心周向阵列开设有若干连通孔(7)；所述连通孔(7)两端分别连通所述环形通道(6)和所述混气管(2)内腔；所述内管(5)外壁沿轴线方向螺旋开设有若干通气孔(8)；若干所述通气孔(8)孔径沿所述隔离板(3)到所述后密封组件方向依次增大。

2.根据权利要求1所述的一种低压化学气相沉积炉进气装置，其特征在于：所述前密封组件包括第一环形隔板(9)；所述第一环形隔板(9)与所述炉体(1)一端端面固接；所述第一环形隔板(9)内壁与所述混气管(2)外壁固接；所述混气管(2)端面固接有固定法兰(10)；所述固定法兰(10)侧面固接有前炉门(11)；所述前炉门(11)侧面中心设置有螺旋进气孔(12)。

3.根据权利要求2所述的一种低压化学气相沉积炉进气装置，其特征在于：所述第一环形隔板(9)与所述固定法兰(10)之间固接有第一密封圈(13)；所述混气管(2)外壁与所述炉体内壁之间固接有若干第一垫块(14)。

4.根据权利要求1所述的一种低压化学气相沉积炉进气装置，其特征在于：所述后密封组件包括内法兰(15)；所述内法兰(15)与所述内管(5)和所述外管(4)内壁固接；所述炉体(1)另一端固接有第二环形隔板(16)；所述第二环形隔板(16)内壁与所述外管(4)外壁固接；所述第二环形隔板(16)侧面固接第二密封圈(17)；所述第二密封圈(17)侧面固接有外法兰(18)；所述外法兰(18)一侧与所述第二密封圈(17)侧面和所述外管(4)另一端面固接；所述外法兰(18)另一侧固接有第三密封圈(19)；所述第三密封圈(19)侧面固接有抽气机构。

5.根据权利要求4所述的一种低压化学气相沉积炉进气装置，其特征在于：所述抽气机构包括后炉门(20)；所述后炉门(20)一侧面与所述第三密封圈(19)固接；所述后炉门(20)另一侧面固接有抽气泵(21)；所述抽气泵(21)连通有抽气管(22)；所述抽气管(22)贯穿所述后炉门(20)，且连通所述内管(5)内腔。

6.根据权利要求4所述的一种低压化学气相沉积炉进气装置，其特征在于：所述连通孔(7)孔径为0.8mm-1.2mm，抽气管(22)管径为12mm-14mm。

7.根据权利要求1所述的一种低压化学气相沉积炉进气装置，其特征在于：所述内管(5)与所述外管(4)的长度均为2.5m-3.5m；所述内管(5)直径为0.31m-0.33m；所述外管(4)直径为0.3m-0.5m。

8.根据权利要求1所述的一种低压化学气相沉积炉进气装置，其特征在于：所述外管(4)内壁设置有保温层(23)。

9.根据权利要求8所述的一种低压化学气相沉积炉进气装置，其特征在于：所述保温层(23)内壁设置有水冷层(24)。

10.根据权利要求1所述的一种低压化学气相沉积炉进气装置，其特征在于：所述外管(4)外壁与所述炉体(1)内壁之间固接有若干第二垫块(25)；所述内管(5)外壁与所述外管(4)内壁之间固接有若干第三垫块(26)。

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