CN215209616U - 一种用于制备大尺寸c/c复合材料的cvd沉积炉装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于制备大尺寸C/C复合材料的CVD沉积炉装置，包括炉体，炉体内部固定设置有分流板，分流板将炉体内部分为混气室和沉积室，沉积室设置在混气室上方；进气组件包括进气嘴，进气嘴包括固定板以及固定设置在固定板一侧的若干组螺旋片，相邻两组螺旋片之间设置有螺旋通道，固定板的中部开设有进气口，进气口连接有进气管，进气口与螺旋通道连通。本实用新型通过螺旋状结构的进气嘴对工艺气体进行气体扰动，提高扩散到混气室工艺气体的均匀性，提高后期扩散到沉积室的均匀性。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体技术领域，特别是涉及一种用于制备大尺寸C/C复合材料的CVD沉积炉装置。
背景技术
作为半导体工业中应用广泛的技术之一，化学气相沉积(CVD)是将含有原材料组分的源气体输入CVD沉积炉，通过扩散和对流等机理沉积在预制件上沉积一层固态薄膜并生成成品的工艺过程。在CVD工艺中，CVD沉积炉结构对沉积效率和沉积品质有很大影响。
现有传统的CVD沉积炉通常由一个平面状分流盘分隔成混气室和沉积室，源气体通过进气管后首先进入混气室，然后通过分流盘上的气孔进入沉积室。部分源气体在进入沉积室前将直接沉积在分流盘上，导致源气体损耗过大、在沉积室内分布不均，影响沉积效率和沉积品质。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于制备大尺寸C/C复合材料的CVD沉积炉装置，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用于制备大尺寸C/C复合材料的CVD沉积炉装置，包括炉体，所述炉体的底部固定设置有进气组件，所述炉体内部固定设置有分流板，所述分流板将炉体内部分为混气室和沉积室，所述沉积室设置在混气室上方。
所述进气组件包括进气嘴，所述进气嘴包括固定板以及固定设置在固定板一侧的若干组螺旋片，相邻两组所述螺旋片之间设置有螺旋通道，所述固定板的中部开设有进气口，所述进气口连接有进气管，所述进气口与螺旋通道连通。
优选的，所述进气嘴为半球形结构，任意相邻两组所述螺旋片之间的距离相同，所述螺旋通道的出气口设置在进气嘴的球形壁上。
优选的，所述螺旋片为1/4圆环状，所述螺旋片的前后端面为朝向相同的弧形面，所述螺旋片前后端面的两侧端线为圆环的内外弧线。
优选的，所述进气嘴的中部开设有半球形气体分配腔和梭形气体分配腔，所述半球形气体分配腔与进气口接触并连通。
优选的，所述分流板上开设有若干个圆形通孔，所述通孔的直径大小随所述通孔与分流板中心位置的距离增大而增大。
优选的，所述通孔分为三组，三组分别设置在分流板的周向圆弧线上。
优选的，所述分流板的上端面周向上固定设置有两组增高垫块，每组所述增高垫块包括不少于三个的增高石墨块，位于内侧的增高石墨块顶面高度低于外侧的增高石墨块顶面。
优选的，所述炉体的底部设置有底座，所述底座上固定设置有加热器，所述加热器的外侧固定设置有保温层，所述保温层的材料为硅酸乳纤维棉。
优选的，所述沉积炉装置还包括水冷系统，所述水冷系统设置在炉体以及底座外侧。
本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型通过螺旋状结构的进气嘴加强了工艺气体的扰动，提高扩散到混气室工艺气体的均匀性；同时分流板上开设有通孔，且通孔的孔径沿着径向由内到外逐渐增大，能使置于内外层的工件密度更趋于一致，避免不同层产品产生较大密度梯度；气体分流板上设有增高石墨长条，内层高度比外层低，能有效增加源气体的流动空间，提高工艺致密化效率和组织结构均匀性。
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为本实用新型沉积炉装置结构示意图；
图2为本实用新型分流板结构示意图；
图3为本实用新型进气嘴仰视结构示意图；
图4为本实用新型进气嘴结构示意图；
图5为本实用新型进气嘴另一视角结构示意图；
图6为本实用新型螺旋片结构示意图。
其中，1为炉体，21为进气嘴，211为固定板，212为螺旋片，213为螺旋通道，214为进气口，215为半球形气体分配腔，216为梭形气体分配腔，22为进气管，3为分流板，31为通孔，32为增高石墨块，4为混气室，5为沉积室，6为底座。
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。
参照图1-6，本实用新型提供一种用于制备大尺寸C/C复合材料的CVD沉积炉装置，包括炉体1，炉体1的底部固定设置有进气组件，炉体1内部固定设置有分流板3，分流板3将炉体1内部分为混气室4和沉积室5，沉积室5设置在混气室4上方。
进气组件包括进气嘴21，进气嘴21包括固定板211以及固定设置在固定板211一侧的若干组螺旋片212，相邻两组螺旋片212之间设置有螺旋通道213，固定板211的中部开设有进气口214，进气口214连接有进气管22，进气口214与螺旋通道213连通。工艺气体通过进气管22从进气嘴21进入混气室4，由于进气嘴21是由若干组螺旋片212构成的，螺旋状的结构可以增强工艺气体的扰动性，使工艺气体能够更加均匀的分布在混气室4内。分流板3和进气嘴21的材料均为石墨或C/C复合材料
进一步优化方案，进气嘴21为半球形结构，任意相邻两组螺旋片212之间的距离相同，螺旋通道213的出气口设置在进气嘴21的球形壁上，由于螺旋通道213的出气口设置在球形壁上，工艺气体经过螺旋片212的导流作用，使其具有一定风向，而均匀设置在球形壁上的出气口可以使内部气体具有一定旋转风向，使工艺气体在混合室内产生旋向，使其更加均匀的分布在混气室4内。
螺旋片212为1/4圆环状，螺旋片212的前后端面为朝向相同的弧形面，螺旋片212前后端面的两侧端线为圆环的内外弧线。进气嘴21的中部开设有半球形气体分配腔215和梭形气体分配腔216，半球形气体分配腔215与进气口214接触并连通。梭形气体分配腔216的大小要小于半球形气体分配腔215，工艺气体进入进气嘴21后，压强较大时通过大体积的半球形气体分配腔215进入螺旋片212上部之间的螺旋通道213内，而剩下的工艺气体通过较小的梭形气体分配腔216进行分批，使其通过螺旋片212下部的通道进行分配，通过两个分配腔将进气管22更加均匀地进行分配，使其进入混气室4更加均匀。
进一步优化方案，分流板3上开设有若干个圆形通孔31，通孔31的直径大小随通孔31与分流板3中心位置的距离增大而增大。通孔31分为三组，三组分别设置在分流板3的周向圆弧线上。工艺气体通过分流板3上的圆形通孔31进入沉积室5，由于分流板3上的圆形通孔31大小不一，越靠近边缘处的圆形通孔31直径更大，分流板3中心的圆形通孔31最小，所以气流能以更大流量进入沉积室5的边缘区域，有效的改变了由于进气装置靠近气体分流盘中轴线造成的浓度不均匀的问题；使得沉积室5的气流分布更加均匀，防止其均通过中间孔进入沉积室5，造成沉积不均匀。
分流板3的上端面周向上固定设置有两组增高垫块，每组增高垫块包括不少于三个的增高石墨块32，位于内侧的增高石墨块32顶面高度低于外侧的增高石墨块32顶面。工件装炉前将其由内到外放置于增高石墨块32上，内层增高石墨块32高度比外层低，使工艺气体的流动空间增加，能有效提高气体流动的均匀性和工件的致密度。
进一步优化方案，炉体1的底部设置有底座6，底座6上固定设置有加热器，加热器的外侧固定设置有保温层，保温层的材料为硅酸乳纤维棉，通过加热器对沉积炉进行加热。
进一步优化方案，还包括水冷系统，水冷系统设置在炉体1以及底座6外侧，可以对整个装置进行降温；水冷系统为现有技术，在此不再赘述。
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 (9)
1.一种用于制备大尺寸C/C复合材料的CVD沉积炉装置，其特征在于：包括炉体(1)，所述炉体(1)的底部固定设置有进气组件，所述炉体(1)内部固定设置有分流板(3)，所述分流板(3)将炉体(1)内部分为混气室(4)和沉积室(5)，所述沉积室(5)设置在混气室(4)上方；
所述进气组件包括进气嘴(21)，所述进气嘴(21)包括固定板(211)以及固定设置在固定板(211)一侧的若干组螺旋片(212)，相邻两组所述螺旋片(212)之间设置有螺旋通道(213)，所述固定板(211)的中部开设有进气口(214)，所述进气口(214)连接有进气管(22)，所述进气口(214)与螺旋通道(213)连通。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备大尺寸C/C复合材料的CVD沉积炉装置，其特征在于：所述进气嘴(21)为半球形结构，任意相邻两组所述螺旋片(212)之间的距离相同，所述螺旋通道(213)的出气口设置在进气嘴(21)的球形壁上。
3.根据权利要求1所述的一种用于制备大尺寸C/C复合材料的CVD沉积炉装置，其特征在于：所述螺旋片(212)为1/4圆环状，所述螺旋片(212)的前后端面为朝向相同的弧形面，所述螺旋片(212)前后端面的两侧端线为圆环的内外弧线。
4.根据权利要求3所述的一种用于制备大尺寸C/C复合材料的CVD沉积炉装置，其特征在于：所述进气嘴(21)的中部开设有半球形气体分配腔(215)和梭形气体分配腔(216)，所述半球形气体分配腔(215)与进气口(214)接触并连通。
5.根据权利要求1所述的一种用于制备大尺寸C/C复合材料的CVD沉积炉装置，其特征在于：所述分流板(3)上开设有若干个圆形通孔(31)，所述通孔(31)的直径大小随所述通孔(31)与分流板(3)中心位置的距离增大而增大。
6.根据权利要求5所述的一种用于制备大尺寸C/C复合材料的CVD沉积炉装置，其特征在于：所述通孔(31)分为三组，三组分别设置在分流板(3)的周向圆弧线上。
7.根据权利要求1所述的一种用于制备大尺寸C/C复合材料的CVD沉积炉装置，其特征在于：所述分流板(3)的上端面周向上固定设置有两组增高垫块，每组所述增高垫块包括不少于三个的增高石墨块(32)，位于内侧的增高石墨块(32)顶面高度低于外侧的增高石墨块(32)顶面。
8.根据权利要求1所述的一种用于制备大尺寸C/C复合材料的CVD沉积炉装置，其特征在于：所述炉体(1)的底部设置有底座(6)，所述底座(6)上固定设置有加热器，所述加热器的外侧固定设置有保温层，所述保温层的材料为硅酸乳纤维棉。
9.根据权利要求8所述的一种用于制备大尺寸C/C复合材料的CVD沉积炉装置，其特征在于：还包括水冷系统，所述水冷系统设置在炉体(1)以及底座(6)外侧。
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