CN217628611U - 一种碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化学气相沉积技术领域，尤其是涉及一种碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备，包括炉体，其在内部构成沉积空腔；所述炉体的上端设置有第一进气孔，所述炉体的下端侧壁上设置有出气孔；所述炉体的内壁上紧贴设置有引流环并能够升降滑动设置，所述引流环内壁面为引流面，所述引流面从上到下向引流环的圆心方向倾斜延伸设置并呈倾斜的斜面状；所述炉体内腔底部设置有用于承载基体的载置台。该沉积设备其能够沉积多种形状的基体，且碳化硅涂层的致密性和均匀性较好，进一步拓宽了沉积腔室的使用范围，降低了经济成本。

Description

一种碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备

技术领域

本实用新型属于化学气相沉积技术领域，尤其是涉及一种碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备。

背景技术

碳化硅具有优异的物理化学性能，如高熔点、高硬度、耐腐蚀、抗氧化等，特别是在1800-2000℃范围，具有良好的抗烧蚀性能，因此，在航空航天、兵器装备等领域具有广阔的应用前景。但碳化硅本身不能作为结构材料使用，所以通常采用制备涂层的方法，以利用其耐磨性以及抗烧蚀性。碳化硅涂层一般是采用物理或化学气相沉积、喷涂等方法在零件表面制备碳化硅涂层。其中，化学气相沉积的方法较为常用。

化学气相沉积，是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。一般地，化学气相沉积可以理解为两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后两种原材料之间发生气相热分解反应，形成一种新的材料，沉积到基体晶片表面上，使得基体获得更好的表面质量效果；其中，气体原材料一般为金属蒸气、挥发性金属卤化物、氢化物或金属有机化合物等气体。

在传统的碳化硅涂层生产中，针对不同的基体，所需要的载置台、或者沉积腔室的结构设计均有所不同。比如：针对圆块状的基体和管状的基体，将基体固定的支撑固定装置均不一样，进气方向等结构设计均不一样。因此，传统的沉积炉一般都是定制化设计，能够沉积的基体单一，无法对多种形状的基体进行沉积。此外，如果同一沉积腔室沉积不同结构、形状的基体，容易导致气体原材料的分布不均匀，容易降低沉积速率，使碳化硅涂层的致密性和均匀性较差，从而使产品质量降低。

实用新型内容

针对背景技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备，其能够沉积多种形状的基体，且碳化硅涂层的致密性和均匀性较好，进一步拓宽了沉积腔室的使用范围。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备，包括炉体，其在内部构成沉积空腔；所述炉体的上端设置有第一进气孔，所述炉体的下端侧壁上设置有出气孔；所述炉体的内壁上紧贴设置有引流环并能够升降滑动设置，所述引流环内壁面为引流面，所述引流面从上到下向引流环的圆心方向倾斜延伸设置并呈倾斜的斜面状；所述炉体内腔底部设置有用于承载基体的载置台。

可选的，所述引流面的上端和炉体的内壁面光滑过渡衔接。

可选的，所述炉体通过支架连接支撑固定，所述炉体的底部均布有至少三个气缸，所述气缸的活塞杆伸入到炉体内腔中，且活塞杆的末端和引流环的底端可拆卸连接。

可选的，所述炉体的上端外壁向上凸出形成凸环，并于内部形成环形的容纳腔体，所述引流环能够上升到容纳腔体中设置。

可选的，所述出气孔设置有若干个，圆周均布在炉体下端侧壁上。

可选的，所述炉体的底侧中心设置有转轴，所述转轴的上端连接有载置台，所述转轴另一端伸到炉体外侧并和旋转电机连接传动。

可选的，所述载置台的内部设置有加热机构。

可选的，所述转轴内设置有环形通道，在转轴的上端圆周上均布有若干个和环形通道连通的第二进气孔，所述第二进气孔向转轴的中心倾斜向上延伸设置。

可选的，所述引流面的外轮廓线设置成直线或曲线状。

本实用新型具有如下优点和有益效果：

一、本实用新型中，在炉体的内壁上紧贴设置有引流环并能够升降滑动设置，引流环内壁面为引流面，引流面从上到下向引流环的圆心方向倾斜延伸设置并呈倾斜的斜面状。当沉积块状的基体时，将引流环上升到炉体的内腔上端，此时引流环不起作用，进气垂直下落对基体沉积；当沉积管状的基体时，升降调整引流环的高度，引流环将气体引流、变向，将气体均匀的流到基体上端、侧壁上沉积。这样的设计，在一个沉积炉体内能够对多种形状的基体进行沉积，进一步丰富了沉积炉体的使用范围，无需针对不同的基体设计相应的沉积炉体，降低了经济成本。

二、本实用新型中，通过引流环改变气体的流向，保证气体分布均匀，进一步提高了沉积效率，保证了碳化硅涂层的致密性和均匀性。而且引流环可以升降调节高度，当面对不同尺寸的基体时，可以相应的升降调整引流环的高度，使得引流的气体可以完全的分布在基体上。这样的设计可以根据基体实时调整引流环的位置，保证气体分布的均匀性，进一步提高了沉积效率，能够保证碳化硅涂层的致密性和均匀性。

附图说明

图1为本实用新型提供的沉积设备沉积第一基体的正视图；

图2为本实用新型提供的沉积设备沉积第二基体的正视图；

图3为图1的转轴、载置台和第一基体的安装示意图；

图4为本实用新型提供的引流环的第一种结构图；

图5为本实用新型提供的引流环的第二种结构图；

图标：1-支架，2-炉体，21-第一进气孔，22-容纳腔体，23-出气孔，3-引流环，31-引流面，4-气缸，41-活塞杆，5-第一基体，6-转轴，61-穿线孔，62-环形通道，621-进气管，63-第二进气孔，64-载置台，65-加热机构，651-线束，66-托盘，7-旋转电机，71-第一齿轮，72-第二齿轮，8-第二基体。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

实施例

如图1～5所示，一种碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备，包括炉体2，其在内部构成沉积空腔。

在炉体2的上端设置有第一进气孔21，第一进气孔21位于与载置台64的载置面相对的位置。第一进气孔21例如位于炉体2的上表面等炉体2的上部。第一进气孔21的数量能够根据需要任意地选择，例如可以是一个，也可以是多个。第一进气孔21用于向沉积空腔内导入原料气体，沉积到载置于载置台64上的基体(第一基体5、第二基体8)上进行反应，并在基体上形成SiC外延膜。

在炉体2的下端侧壁上设置有出气孔23。进一步的，出气孔23设置有若干个，圆周均布在炉体2下端侧壁上。出气孔23是将沉积空腔内的气体排出的排气口。为了提高炉体2内部的气体流路的对称性，提高外延膜的面内均匀性，出气孔23在炉体2圆周均布有若干个。

炉体2的内壁上紧贴设置有引流环3并能够升降滑动设置，引流环3内壁面为引流面31，引流面31从上到下向引流环3的圆心方向倾斜延伸设置并呈倾斜的斜面状；炉体2内腔底部设置有用于承载基体的载置台64(即引流环3直径更大的一端面对第一进气孔21设置，引流环3直径更小的一端面对载置台64设置)。本实用新型中，引流环3的规格设置有多种，可以根据所需要沉积的基体相应的进行选择，不同规格的引流环3，最主要的区别参数就是：引流环3的高度以及引流面31的轮廓线上的夹角a不同。

进一步的，引流面31的上端和炉体2的内壁面光滑过渡衔接。这样的设计，可以将气体无扰动的、顺畅的进行引流，进一步提高引流后气体的稳定性、均匀性。

本实用新型中，炉体2通过支架1连接支撑固定，在炉体2的底部均布有至少三个气缸4，气缸4的活塞杆41伸入到炉体2内腔中，且活塞杆41的末端和引流环3的底端可拆卸连接。通过控制气缸4的伸缩，即可以控制引流环3沿着炉体2内壁升降运动。

进一步的，炉体2的上端外壁向上凸出形成凸环，并于内部形成环形的容纳腔体22，引流环3能够上升到容纳腔体22中设置。

如图1所示，当沉积管状的第一基体5时，引流环3位于炉体2内壁的中间段位置，根据不同的第一基体5的大小，合理调整引流环3的高度，气体流经引流环3后，改变方向，从垂直向下变为向第一基体5轴心流动，使得分流的气体可以均匀的分布在第一基体5的上端、以及侧壁上。

如图2所示，当沉积块状的第二基体8时，引流环3位于炉体2上端的容纳腔体22中，此时引流环3不起作用。气体直接进入垂直下落，沉积在第二基体8的上端面上。当需要沉积第二基体8时，可以在载置台64上可拆卸的设置有托盘66，并将第二基体放置在托盘66上。

本实用新型中，在一个沉积炉体2内能够对多种形状(块状、管状)的基体进行沉积，进一步丰富了沉积炉体2的使用范围，无需针对不同的基体设计相应的沉积炉体2，降低了经济成本。

而且，本实用新型通过引流环3改变气体的流向，能够保证气体分布均匀，进一步提高了沉积效率，保证了碳化硅涂层的致密性和均匀性。引流环3可以升降调节高度，当面对不同尺寸的基体时，可以相应的升降调整引流环3的高度，使得引流的气体可以完全的分布在不同尺寸的第一基体上。这样的设计可以根据第一基体5的尺寸实时调整引流环3的高度，保证气体分布的均匀性，进一步提高了沉积效率，能够保证碳化硅涂层的致密性和均匀性。

进一步的，炉体2的底侧中心设置有转轴6，转轴6的上端连接有载置台64，转轴6另一端伸到炉体2外侧并和旋转电机7连接传动。旋转电机7固定在炉体2底端，旋转电机7和转轴6和第一齿轮71连接，第一齿轮71和第二齿轮72啮合连接第二齿轮72固定在转轴6上。即通过旋转电机7，可以控制载置台64的旋转，进而实现基体的旋转运动。

进一步的，载置台64的内部设置有加热机构65，加热机构65加热基体(第一基体5、第二基体8)。转轴6内部设置有穿线孔61，加热机构65的线束651从穿线孔61穿出到外部被通电。

进一步的，转轴6内设置有环形通道62，在转轴6的上端圆周上均布有若干个和环形通道62连通的第二进气孔63，第二进气孔63向转轴6的中心倾斜向上延伸设置。环形通道62在外侧和进气管621连接，通过向进气管621通惰性气体，使得惰性气体从第二进气孔63倾斜流出，充满第一基体5的内部空间，使得第一基体5的内腔中不进入反应气体、不在第一基体5的内腔沉积。

本实用新型，引流面31的外轮廓线设置成直线或曲线状。如图4所示，引流面31的剖面为直角三角形状，引流面31的轮廓线为一条直线；如图5所示，引流面31的剖面为弧形三角形状，引流面31的轮廓线为一条曲线。无论是曲线或者直线，引流面31都是设置成倾斜的斜面，使得引流面31可以引流气体，使得气体均匀的分布在第一基体的侧壁上。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备，其特征在于:包括炉体(2)，其在内部构成沉积空腔；所述炉体(2)的上端设置有第一进气孔(21)，所述炉体(2)的下端侧壁上设置有出气孔(23)；所述炉体(2)的内壁上紧贴设置有引流环(3)并能够升降滑动设置，所述引流环(3)内壁面为引流面(31)，所述引流面(31)从上到下向引流环(3)的圆心方向倾斜延伸设置并呈斜面状；所述炉体(2)内腔底部设置有用于承载基体的载置台(64)。

2.根据权利要求1所述的碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备，其特征在于：所述引流面(31)的上端和炉体(2)的内壁面光滑过渡衔接。

3.根据权利要求1所述的碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备，其特征在于：所述炉体(2)通过支架(1)连接支撑固定，所述炉体(2)的底部均布有至少三个气缸(4)，所述气缸(4)的活塞杆(41)伸入到炉体(2)内腔中，且活塞杆(41)的末端和引流环(3)的底端可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备，其特征在于：所述炉体(2)的上端外壁向上凸出形成凸环，并于内部形成环形的容纳腔体(22)，所述引流环(3)能够上升到容纳腔体(22)中设置。

5.根据权利要求1所述的碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备，其特征在于：所述出气孔(23)设置有若干个，圆周均布在炉体(2)下端侧壁上。

6.根据权利要求1所述的碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备，其特征在于：所述炉体(2)的底侧中心设置有转轴(6)，所述转轴(6)的上端连接有载置台(64)，所述转轴(6)另一端伸到炉体(2)外侧并和旋转电机(7)连接传动。

7.根据权利要求6所述的碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备，其特征在于：所述载置台(64)的内部设置有加热机构(65)。

8.根据权利要求7所述的碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备，其特征在于：所述转轴(6)内设置有环形通道(62)，在转轴(6)的上端圆周上均布有若干个和环形通道(62)连通的第二进气孔(63)，所述第二进气孔(63)向转轴(6)的中心倾斜向上延伸设置。

9.根据权利要求1所述的碳化硅涂层生产用化学气相沉积设备，其特征在于：所述引流面(31)的外轮廓线设置成直线或曲线状。

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