CN217895744U - 一种cvd碳化硅沉积处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于碳化硅涂层制备技术领域，尤其是涉及一种CVD碳化硅沉积处理设备，包括沉积炉和盖体，所述沉积炉的上端面设置有环槽，所述环槽的底部圆周均布有若干个第一进气孔，所述沉积炉的外围固定有进气环管，所述进气环管上设置有若干个进气支管，所述进气支管分别和第一进气孔的底端一一对应连接；所述盖体的底端圆周均布有若干个第二进气孔，所述第二进气孔和环槽对接，每一个第二进气孔的内壁上沿盖体内腔方向倾斜向上延伸设置有若干个和盖体内腔连通的第三进气孔；所述沉积炉的底部设置有出气孔。该设备通过改变气体的流向，以及多级分流减速、扰动气体，提高了工件表面碳化硅沉积厚度的均匀性以及沉积效率。

Description

一种CVD碳化硅沉积处理设备

技术领域

本实用新型属于碳化硅涂层制备技术领域，尤其是涉及一种CVD碳化硅沉积处理设备。

背景技术

碳化硅(SiC)材料具有许多优异的机械和物理化学性能,如高的比强度和比模量、低密度、耐高温、抗氧化、半导体特性等,因而在高温结构及微电子领域备受青睐，尤其在半导体生产过程中，具有碳化硅涂层的石墨板是重要的耗材。

现有技术中，化学气相沉积(Chemical Vapour Deposition,CVD)是最适合制备高质量碳化硅涂层的一种工业化技术，具体的制备过程是从一个反应腔室的顶部注入气相沉积气体，使碳化硅沉积在位于腔室内的基体上，然后多余的气体从腔室的底部排出。

但是，现有技术存在如下技术缺陷：现有技术中的制备碳化硅涂层的装置未充分考虑反应腔室中气体流场的分布以及控制，气相沉积气体是从腔室顶部直接进入腔室内，气体会直接冲击待沉积碳化硅涂层的基体表面，然后从腔室的底部排出，此过程中气相沉积气体冲击基体表面后会直接弹开，然后直接从腔室底部的排气孔排出，导致沉积层失败，或者仅有少部分碳化硅能够沉积在基体的表面，沉积率非常低；并且气体在腔室内的分布不够均匀，即无法在石墨基板的上下表面均匀的沉积涂层，严重影响工件表面碳化硅沉积厚度的均匀性。

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CVD碳化硅沉积处理设备，通过改变气体的流向，让气体减速，充分扰动，提高了工件表面碳化硅沉积厚度的均匀性以及沉积效率。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种CVD碳化硅沉积处理设备，包括沉积炉和盖体，所述沉积炉的上端面设置有环槽，所述环槽的底部圆周均布有若干个第一进气孔，所述沉积炉的外围固定有进气环管，所述进气环管上设置有若干个进气支管，所述进气支管分别和第一进气孔的底端一一对应连接；所述盖体的底端圆周均布有若干个第二进气孔，所述第二进气孔和环槽对接，每一个第二进气孔的内壁上沿盖体内腔方向倾斜向上延伸设置有若干个和盖体内腔连通的第三进气孔；所述沉积炉的底部设置有出气孔。

可选的，所述沉积炉的底部设置有支撑杆，用于支撑待沉积涂层的样品。

可选的，所述第一进气孔的数量少于第二进气孔的数量。

可选的，所述第一进气孔、第二进气孔和第三进气孔的孔径依次递减。

可选的，所述沉积炉的上端开口上可升降的设置有盖体。

可选的，所述盖体外壁向下延伸设置有第一凸环，所述沉积炉外壁向外延伸设置有第二凸环，当盖体盖紧后，所述第一凸环的内壁紧贴沉积炉外壁设置，且所述第一凸环的底面紧贴第二凸环的上端面设置。

可选的，所述第一凸环圆周均布有至少三个固定座，所述固定座上设置有气缸，所述第二凸环圆周均布有若干个和固定座对接的限位部，所述气缸的活塞杆的末端和限位部可拆卸连接。

可选的，所述固定座的底部设置有滑杆，所述限位部上设置有圆筒，所述滑杆紧贴圆筒的内壁滑动设置。

本实用新型具有如下优点和有益效果：

一、本实用新型中，混合气体会通过进气环管进入到第一进气孔中，并顺着第一进气孔上升到环槽内，接着，混合气体会通过若干个第二进气孔继续上升，并从第三进气孔倾斜向上流到盖体内腔中，并自由混合下落对沉积炉底部的样品进行沉积。这样的设计，通过多级减速、变向，进一步降低气流的速度，避免气源直接垂直下流冲击样品表面后会直接弹开，导致沉积层失败，或者仅有少部分碳化硅能够沉积在基体的表面，导致沉积率非常低的问题。

二、本实用新型中，进气环管的通过支管和第一进气孔连接，为第一级均布分流；第一进气孔的气体上升到环槽内，接着，混合气体会通过若干个第二进气孔继续上升，为第二级均布分流；第二进气孔内的气流从第三进气孔倾斜向上流到盖体内腔中，为第三级均布分流。这样的设计，能够使速度较快的气流降速，同时充分扰动气体，使气体以扩散的方式进入盖体内腔均匀混合，然后下降沉积在样品的表面，进而能够有效地避免工件表面cvd碳化硅沉积厚度不均匀的问题。

附图说明

图1为本实用新型提供的CVD碳化硅沉积处理设备的正视图；

图2为图1的a部放大图；

图3为本实用新型提供的沉积炉的俯视图；

图4为本实用新型提供的盖体的仰视图；

图标：1-支架，11-圆筒，2-沉积炉，21-第二凸环，211-限位部，212-限位孔，22-第一进气孔，23-环槽，24-出气孔，25-接头，3-盖体，31-第一凸环，32-第二进气孔，33-第三进气孔，34-连接块，4-支撑杆，5-样品，6-气缸，61-活塞杆，62-锁紧螺母，7-进气环管，71-进气支管，72-主管，8-固定座，81-阶梯孔，82-滑杆，9-环形密封圈。

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1～4所示，一种CVD碳化硅沉积处理设备，包括沉积炉2和盖体3。

沉积炉2的上端设置有开口，并于开口上设置有盖体3；沉积炉2的底部和支架1连接，通过支架1进行支撑固定。

沉积炉2设置成环形状，在沉积炉2的上端面设置有环槽23，环槽23的底部圆周均布有若干个第一进气孔22，本实用新型的实施例中，第一进气孔22的数量设置为三个。第一进气孔22的底端一直延伸到沉积炉2的外壁上。

沉积炉2的外围固定有进气环管7，进气环管7上设置有主管72，主管72和气源连接。进气环管7上设置有若干个进气支管71，本实用新型的实施例中，进气支管71的数量设置为三个。进气支管71分别和第一进气孔22的底端一一对应连接。即将进气环管7均匀的分成三路分别通入到三个第一进气孔22中。

在盖体3的底端圆周均布有若干个第二进气孔32，第二进气孔32的均布更为密集，远远比第一进气孔22布置得更为紧密，即第一进气孔22的数量少于第二进气孔32的数量。当盖体3盖紧沉积炉2后，第二进气孔32和环槽23对接，每一个第二进气孔32的内壁上沿盖体3内腔方向倾斜向上延伸设置有若干个和盖体3内腔连通的第三进气孔33；本实用新型的实施例中，第三进气孔33的数量设置为三个。在沉积炉2的底部设置有若干个出气孔24，出气孔24的外部连接有接头25，通过接头25和回收管道连接，将多余的气体回收利用。

气体流动方向：进气环管7内的气体经三个进气支管71分别进入三个第一进气孔22中，并顺着第一进气孔22上升一直到达环槽23中，环槽23中的气体经若干个第二进气孔32继续上升，并顺着第三进气孔33倾斜上升流到盖体3的内腔中，并自由混合下落对沉积炉2底部的样品5进行沉积，其余气体则从沉积炉2底端的出气孔24流出。这样的设计，通过多级减速、变向，进一步降低气流的速度，避免气源直接垂直下流冲击样品5表面后会直接弹开，导致沉积层失败，或者仅有少部分碳化硅能够沉积在基体的表面，导致沉积率非常低的问题。

本实用新型中，进气环管7的通过进气支管71和第一进气孔22连接，为第一级均布分流；第一进气孔22的气体上升到环槽23内，接着，混合气体会通过若干个第二进气孔32继续上升，为第二级均布分流；第二进气孔32内的气流从第三进气孔33倾斜向上流到盖体3内腔中，为第三级均布分流。最终，从若干个第三进气孔33出来的气体互相混合、互相交错，实现充分扰动。这样的设计，能够使速度较快的气流降速，同时充分扰动气体，使气体以扩散的方式进入盖体3内腔均匀混合，然后下降沉积在样品5的表面，进而能够有效地避免工件表面cvd碳化硅沉积厚度不均匀的问题。

本实用新型中，在沉积炉2的底部设置有支撑杆4，用于支撑待沉积涂层的样品5。

进一步的，第一进气孔22、第二进气孔32和第三进气孔33的孔径依次递减，实现气体的多级减速和扰动均分。

进一步的，沉积炉2的上端开口上可升降的设置有盖体3，盖体3可升降设置，可以自动升降开启、关闭盖体3，省时省力。

具体的，盖体3外壁向下延伸设置有第一凸环31，沉积炉2外壁向外延伸设置有第二凸环21。当盖体3盖紧后，第一凸环31的内壁紧贴沉积炉2外壁设置，且第一凸环31的底面紧贴第二凸环21的上端面设置，从而实现密封连接，增强沉积炉2的密封性能。

其中，在第一凸环31和第二凸环21的接触面上还设置有环形密封圈9。

第一凸环31圆周均布有至少三个固定座8，本实用新型的实施例中，固定座8的数量设置为三个。固定座8上设置有阶梯孔81，气缸6的下端卡接设置在阶梯孔81中，气缸6的上端通过连接块34和盖体3的上端面固定；气缸6的活塞杆61从直径更小的阶梯孔81段中向下伸出；第二凸环21圆周均布有若干个和固定座8对接的限位部211，限位部211上设置有限位孔212，活塞杆61的末端上直径更小的一端伸入到限位孔212中紧贴设置，并通过锁紧螺母62旋紧固定。这样的设计，能够对活塞杆61进行稳定的固定，且方便拆装。

进一步的，固定座8的底部设置有滑杆82，限位部211上设置有圆筒11，滑杆82紧贴圆筒11的内壁滑动设置，这样的设计可以对盖体3进行限位，保证气缸6升降的垂直度、顺畅性，减少气缸6的横向受力。

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 (8)

1.一种CVD碳化硅沉积处理设备，其特征在于:包括沉积炉(2)和盖体(3)，所述沉积炉(2)的上端面设置有环槽(23)，所述环槽(23)的底部圆周均布有若干个第一进气孔(22)，所述沉积炉(2)的外围固定有进气环管(7)，所述进气环管(7)上设置有若干个进气支管(71)，所述进气支管(71)分别和第一进气孔(22)的底端一一对应连接；所述盖体(3)的底端圆周均布有若干个第二进气孔(32)，所述第二进气孔(32)和环槽(23)对接，每一个第二进气孔(32)的内壁上沿盖体(3)内腔方向倾斜向上延伸设置有若干个和盖体(3)内腔连通的第三进气孔(33)；所述沉积炉(2)的底部设置有出气孔(24)。

2.根据权利要求1所述的CVD碳化硅沉积处理设备，其特征在于：所述沉积炉(2)的底部设置有支撑杆(4)，用于支撑待沉积涂层的样品(5)。

3.根据权利要求1所述的CVD碳化硅沉积处理设备，其特征在于：所述第一进气孔(22)的数量少于第二进气孔(32)的数量。

4.根据权利要求1所述的CVD碳化硅沉积处理设备，其特征在于：所述第一进气孔(22)、第二进气孔(32)和第三进气孔(33)的孔径依次递减。

5.根据权利要求1所述的CVD碳化硅沉积处理设备，其特征在于：所述沉积炉(2)的上端开口上可升降的设置有盖体(3)。

6.根据权利要求5所述的CVD碳化硅沉积处理设备，其特征在于：所述盖体(3)外壁向下延伸设置有第一凸环(31)，所述沉积炉(2)外壁向外延伸设置有第二凸环(21)，当盖体(3)盖紧后，所述第一凸环(31)的内壁紧贴沉积炉(2)外壁设置，且所述第一凸环(31)的底面紧贴第二凸环(21)的上端面设置。

7.根据权利要求6所述的CVD碳化硅沉积处理设备，其特征在于：所述第一凸环(31)圆周均布有至少三个固定座(8)，所述固定座(8)上设置有气缸(6)，所述第二凸环(21)圆周均布有若干个和固定座(8)对接的限位部(211)，所述气缸(6)的活塞杆(61)的末端和限位部(211)可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的CVD碳化硅沉积处理设备，其特征在于：所述固定座(8)的底部设置有滑杆(82)，所述限位部(211)上设置有圆筒(11)，所述滑杆(82)紧贴圆筒(11)的内壁滑动设置。

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