化学气相沉积优化腔室[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 110241401 A(43)申请公布日 2019.09.17

(21)申请号 201910619953.9(22)申请日 2019.07.10

(66)本国优先权数据

201910610397.9 2019.07.08 CN

(71)申请人 山东大学

地址 264209 山东省威海市文化西路180号(72)发明人 王一喆　岳振明　宫建红　李玉森　

高建东　高军　(74)专利代理机构 青岛清泰联信知识产权代理

有限公司 37256

代理人 陈宇瑄(51)Int.Cl.

C23C 16/458(2006.01)C23C 16/455(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图2页

(54)发明名称

化学气相沉积优化腔室(57)摘要

本发明公开了一种化学气相沉积优化腔室。所述化学气相沉积优化腔室包括：沉积腔壁，所述沉积腔壁设有保温层，所述保温层保证沉积腔室内的温度均匀性；石墨基座，所述石墨基座用于传热以及放置衬底；喷淋头，所述喷淋头用于输运原料气体，使膜层沉积均匀；电阻加热器，所述电阻加热器用于加热石墨托盘，为沉积提供能量；中心旋转轴，所述中心旋转轴固定在石墨圆基座轴心。本发明解决了大炉体沉积膜层不均匀的问题，通过电阻加热器对石墨托盘加热，使每片衬底均匀受热。并且本发明在反应腔室设置喷淋头，能够改善原料气体在衬底上方的输运均匀度。

CN 110241401 ACN 110241401 A

权　利　要　求　书

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1.一种化学气相沉积优化腔室，其特征在于，包括：旋转轴以及电阻加热器；沉积腔壁，所述沉积腔壁设有保温层，所述保温层围成沉积腔室；石墨基座，所述基座用于放置衬底；喷淋头，设置在基座上方与其平行。

2.如权利要求1所述的化学气相沉积优化腔室，其特征在于，所述旋转轴固定在石墨基座中心，其自转可以提升沉积膜层的均匀性。

3.如权利要求书2所述的化学气相沉积优化腔室，其特征在于，所述石墨基座上设有凹槽用于放置衬底，通过所述石墨基座传热给衬底进行沉积。

4.如权利要求书2和3所述的化学气相沉积优化腔室，其特征在于，所述石墨基座底部设有电阻加热器，通过所述电阻加热器对石墨基座上的衬底加热。

5.如权利要求书1所述的化学气相沉积优化腔室，其特征在于，所述喷淋头共用一套气体源，所述气体源通过进气管道进入喷淋头。

6.如权利要求书1至5所述任一的化学气相沉积优化腔室，其特征在于，还包括：排气口，位于沉积腔室底部，多余气体沿基座流向外侧，通过排气口排出。

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CN 110241401 A

说　明　书化学气相沉积优化腔室

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技术领域

[0001]本发明涉及化学气相沉积技术领域，特别涉及化学气相沉积设备的沉积腔室。背景技术

[0002]化学气相沉积法的原理是在一定温度下，输入体系的一种或多种气体发生化学反应生成的固态物质沉积在衬底的表面，形成碳化硅涂层或薄膜材料。其可以用来沉积大多数的绝缘材料、金属材料和金属合金材料。反应腔室是反应设备中最重要的部分。反应腔室通常包括反应腔壁、所述反应腔壁围成的反应腔、沉积基座。本发明在此基础上增设了喷淋头、中心旋转轴以及底部加热装置。[0003]一般情况下，薄膜层的生成可以通过PVD、热氧化以及CVD等方法实现。现有技术中CVD需要将衬底放置在基座上，之后在设备的墙体中进行相应的反应过程，在薄膜的沉积过程中，对反应环境的温度有一定的要求。在控制设备腔体温度的方法中，比较常用的一种方法是给腔壁进行加热，通过热量传递在衬底上沉积薄膜层。[0004]在工艺过程中，由于反应炉体体积较大，原料通过进气管路进入沉积腔室后分布不均，反应腔内靠近基座中心的原料气体浓度相对于周围的高，而基座上原料气体浓度不均会导致成膜衬底上的薄膜沉积不均匀，严重影响薄膜的沉积质量。为此提出一种化学气相沉积腔室。

发明内容

[0005]本发明的目的是为了解决现有技术中膜层沉积不均匀的问题，在后续工艺中会导致质量不过关的缺点，而提出的一种化学气相沉积优化腔室，能够有效提升膜层沉积的质量。

[0006]本发明提供的技术方案如下：

[0007]一种化学气相沉积优化腔室包括：反应腔壁、所述反应腔壁围成的反应腔、沉积基座、喷淋头、中心旋转轴、底部电阻加热器。[0008]进一步的，所述反应腔壁围成的反应腔设有保温层。[0009]进一步的，所述沉积基座由石墨构成，所述石墨基座上有凹槽用于放置衬底。[0010]进一步的，所述旋转轴位于石墨基座中心轴线上，所述旋转轴保持一定速率的匀速旋转。

[0011]进一步的，所述电阻加热器位于所述石墨基座下方平行于基座，所述电阻加热器通过对所述石墨基座加热，在衬底上沉积膜层。[0012]进一步的，所述喷淋头位于所述石墨基座上方平行于基座，原料气体通过所述喷淋头的输运均匀分布于所述衬底。[0013]进一步的，所述喷淋头至少覆盖所述基座上的衬底。[0014]进一步的，所述沉积腔室底部设有排气口，沉积的废气通过所述排气口排出。[0015]本发明具有以下有益效果：

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在石墨基座中心轴上设置了旋转轴，解决了当炉体体积较大时，膜层在所述衬底

上沉积不均匀的问题。并且与固定的石墨基座相比，本发明所述的旋转基座可以使衬底受热以及原料气体反应更均匀。[0017]进一步优化地，所述喷淋头共用一套气体源，简化了反应腔室结构；原料气体通过气体管理进入反应腔室后，经过喷淋头均匀输送到衬底上，保证了沉积膜层的高质量与均匀度。

[0018]进一步优化地，在所述沉积腔室底部原理基座中心的两侧设置排气口，使得原料气体在衬底上反应沉积后，多余的气体沿衬底以及基座表面流向基座外侧，通过排气口排出。

附图说明

[0019]为了更清楚地说明本申请实例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他附图。[0020]图1为本发明实施例化学气相沉积腔室结构示意图。[0021]图2为本发明实施例石墨基座及旋转轴结构示意图。[0022]图3为本发明实施例气体喷淋头结构示意图。[0023]图4为本发明实施例电阻加热器结构示意图。

具体实施方式

[0024]为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清除完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

[0025]本发明所提到的方向用语，如“侧”、“顶”、“底”等，仅是参考附加图示的方向。因此，使用的方向用语是用于更好地理解本发明，而非限制本发明。同时为了理解和便于描述，附图中示出的每个组成部分的尺寸和厚度是任意示出的，但本发明不限于此。[0026]如图1所示，本实施例提供的一种化学气相沉积优化腔室包括反应腔壁1、所述反应腔壁围成的反应腔室2，所述反应腔室2底部为沉积基座3，所述反应腔室2顶部为进气管路4，所述进气管路4下均匀分布喷淋头5，所述沉积基座3连接中心旋转轴6，所述沉积基座3底部设有电阻加热器7，所述反应腔室2侧面设有排气口8。

[0027]下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。[0028]为了更好地说明本发明的技术方案，请结合图1所示的本发明一个实施例的化学气相沉积优化腔室的结构示意图。优化腔室内设有圆盘石墨基座3，所述基座设有凹槽用于放置衬底。所述石墨基座下方设有电阻加热器7，该加热装置加热石墨基座通过热传递对衬底加热。所述中心旋转轴6与石墨基座3中心轴线连接，保持匀速旋转。[0029]化学气相沉积优化腔室采用主流的立式腔体结构，原料气体通过进气管路4进入反应腔室2，经过倒流挡板后径向流动，一路经过缓冲腔体后，通过密集的喷淋孔5垂直喷

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入。中心径向流动主导腔体内的气流，使气流平缓有序，减少垂直喷入气体的湍流和反弹回流现象。径向流动的反应气体会延半径方向不断消耗，使得生长速率与半径近似成反比，而喷淋源的注入延半径方向不断的补充源气，从而天然的实现了整个外延区域内沉积的均匀性。

[0030]所述优化腔室上设有排气口8，排气口8与泵(未图示)相连接，通过泵的抽气作用将化学气相沉积工艺过程中的多余气体，包括反应产生的废气、未发生化学反应的气体、多余的载气等排出反应腔室2。[0031]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换与改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。[0032]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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说　明　书　附　图

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图3

图4

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