一种MPCVD设备用气体均流装置的制作方法

一种mpcvd设备用气体均流装置
技术领域
1.本实用新型属于金刚石生长辅助设备技术领域，尤其是涉及一种mpcvd设备用气体均流装置。


背景技术：

2.现有mpcvd(microwave plasma chemical vapor deposition，微波等离子体化学气相沉积)设备中，气流进气如图1所示，但这种中心进气的方式使得气流仅对基片中间位置的生长有利，而对基片周缘的生长影响较大；同时，这种中间直吹的进气方式，亦影响等离子球的功率的提高，其气流会分散到腔室的下层周围，在腔室下层的四周分散，使得气流紊乱，严重影响腔室压强的提升，进而影响金刚石晶体的生长。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种mpcvd设备用气体均流装置，解决了现有设备中气流分散且紊乱，影响腔室压强提升的技术问题。
4.为解决至少一个上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种mpcvd设备用气体均流装置，包括腔室，在所述腔室的顶部设有若干进气口；在腔室的底部设有若干出气口；并在所述腔室内部设有导流环，所述导流环被构置在水冷台的外侧，且所述进气口和所述出气口都设置在所述导流环的内侧。
6.进一步的，所述进气口均靠近所述腔室顶部的外径设置，且均布在同一个圆周上。
7.进一步的，所述导流环被构置在所述腔室的下层，其上下两端分别抵顶所述腔室下层的顶部和底部设置。
8.进一步的，所述导流环与所述腔室同轴心设置。
9.进一步的，所述导流环为直筒式圆柱型结构。
10.进一步的，所述导流环的壁厚为5-30mm。
11.进一步的，所述腔室下层与上层之间的转角为直角。
12.进一步的，所述导流环的内径至所述腔室下层与上层之间的转角处的距离不大于50mm。
13.进一步的，所述进气口所在圆的直径小于所述出气口所在圆的直径；且所述出气口的直径大于所述进气口的直径。
14.进一步的，所述进气口和所述出气口的数量为偶数，且不小于4；所述进气口的直径为1-5mm；所述出气口的直径为5-20mm。
15.采用本实用新型设计的一种mpcvd设备用气体均流装置，可有效约束反应气体在腔室中的扩散范围，均衡气体在基片周围的流通，增强反应气体在腔室内的均匀分布，促使气体均流，并可提升腔室内的压强。
附图说明
16.图1是现有技术中的mpcvd设备腔室的结构示意图；
17.图2是本实用新型提出的mpcvd设备腔室的结构示意图；
18.图3是本实用新型提出的导流环的立体图。
19.图中：
20.10、腔室
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
11、上层
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12、下层
21.20、进气口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30、出气口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40、导流环
22.50、水冷台
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
60、基片台
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
70、等离子体球
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
24.本实施例提出一种mpcvd设备用气体均流装置，如图2所示，包括腔室10，腔室10包括互通设置的上层11和下层12，且上层11与下层12均是圆柱型的结构。在腔室10中上层11的顶部设有若干进气口20；在腔室10中下层12的底部设有若干出气口30；并在腔室10的内部设有导流环40，导流环40被构置在水冷台50的外侧，且进气口20和出气口30都设置在导流环40的内侧。也就是，从顶部进入的气体可完全覆盖水冷台50上的基片台60，并完全分散在等离子体球70的周围，再经导流环40引导直接经下层12中的出气口30排出，不仅可有效约束反应气体在腔室10中的扩散范围，均衡气体在基片周围的流通，而且还可增强反应气体在腔室10内的均匀分布，促使气体均流，并可提升腔室10内的压强。
25.具体地，腔室10中的下层12与其上层11之间的转角为直角，气流会在直角处，即导流环40的内侧形成涡流，可降低气流向外扩散的程度，增强等离子体球70所在强场区的气体的利用率。
26.在本实施例中，导流环40为石英制成的直筒式圆柱型结构，导流环的壁厚为5-30mm。导流环40与下层12是可拆卸配合，其固定设置在下层12结构内，可在打开腔室10的腔体时取出。导流环40的上下两个端面分别抵顶腔室10中的下层12的顶部和底部，使得从上层11顶部进入的气流直接进入腔室10与导流环40所围成的容腔中进行分散，再经下层12底部的出气口30出来，气流在有限且有利于金刚石生长的容腔区域中进行流动，防止气流从导流环40与下层12的顶部和底部的缝隙中溢流出，从而影响金刚石生长的效果。
27.在下层12中的导流环40的外侧中，还设有用于微波耦合结构，主要用于形成等离子体球70，且高纯石英材料制成的导流环40可被微波穿透，在腔室10中的微波耦合的过程中，不会对电磁场强场区产生影响，也就是不会影响等离子体球70的形成。
28.导流环40与腔室10是同轴心设置，不仅便于安装，而且还可确保气流经导流环40内侧的分布的均匀性和一致性；且导流环40的内径至腔室10中下层12与上层11之间的转角处的距离w1不大于50mm，流出一定间隙，便于气流在直角处涡流，避免其向外的扩散，同时还可在直角处形成一定量的气流，环绕基片台60的周围，以增加反应气体对基片台60的分布，提升生长质量。
29.如图2所示，进气口20均靠近腔室10中的上层11的顶部的外径d设置，且均布在同一个圆周上。
30.出气口30均匀设置在下层12的底部，且其直径大于水冷台50的外径，便于生长气
体的气流经等离子体球70所在的强磁场区后，跨过水冷台50后再经出气口30流出。沿圆周均匀分布的出气口30与环形结构的导流环40同轴设置，不仅有利于气体在腔室10内均匀流动，而且还可提高沉积金刚石晶体的均匀性。
31.由于出气口30所在的位置在导流环40的内部，也就是出气口30所在圆的直径d2小于导流环40的内径，这样反应气体受出气口30抽气的吸力以及导流环40的引流的影响，大量反应气体在流动中被约束在导流环40的内腔中，使得在通入反应气体流量一定的情况下，可提升沉积腔室10内中的沉积气压，提高反应气体的利用率。
32.进气口20所在圆的直径d1小于出气口30所在圆的直径d2，可有利于生长气体分子在快速到达等离子体球70所在区域，并保持较长时间的运动时间。
33.所有进气口20的直径都相同，且所有出气口30的直径都相同，便于等流均匀地进气和出气。进气口20和出气口30的数量为偶数，且不小于4，优选地，进气口20和出气口30的数量分别为6个，不仅分布均匀且能保证四个方向都有气流进入腔室10中或从腔室10中被抽出，各向的压力差均衡。
34.进一步的，出气口30的直径d2大于进气口20的直径d1，这是因为在压差的作用下，进气口20的直径d1较出气口30的直径d2小，越有利于气体沿着出气口30方向稳定流出，不会分散；出气口30的直径d2大，有利于快速抽出气体，保证腔室10内的气压稳定。优选地，进气口20的直径d1为1-5mm；出气口30的直径d2为5-20mm。
35.由于金刚石生长沉积的腔室10中的空间较大，导流环40的设置可有效约束反应气体在腔室10中上层11和下层12之间的扩散范围，并可增强反应气体在腔室10中的均匀分布，在提升气体均流的基础上，还可进一步提升腔室10中的压强。
36.在腔室10中的下层12中，放置一个石英制成的导流环40，反应气体从上层11的顶部上的进气口20进入mpcvd设备的沉积腔室10中，经过电磁场强场区激发产生等离子体球70，生长气体在基片台60上沉积金刚石晶体，然后再从下层12底部上的出气口30抽出气体。
37.采用本实用新型设计的一种mpcvd设备用气体均流装置，可有效约束反应气体在腔室中的扩散范围，均衡气体在基片周围的流通，增强反应气体在腔室内的均匀分布，促使气体均流，并可提升腔室内的压强。
38.以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种mpcvd设备用气体均流装置，包括腔室，其特征在于，在所述腔室的顶部设有若干进气口；在腔室的底部设有若干出气口；并在所述腔室内部设有导流环，所述导流环被构置在水冷台的外侧，且所述进气口和所述出气口都设置在所述导流环的内侧。2.根据权利要求1所述的一种mpcvd设备用气体均流装置，其特征在于，所述进气口均靠近所述腔室顶部的外径设置，且均布在同一个圆周上。3.根据权利要求1或2所述的一种mpcvd设备用气体均流装置，其特征在于，所述导流环被构置在所述腔室的下层，其上下两端分别抵顶所述腔室下层的顶部和底部设置。4.根据权利要求3所述的一种mpcvd设备用气体均流装置，其特征在于，所述导流环与所述腔室同轴心设置。5.根据权利要求1-2、4任一项所述的一种mpcvd设备用气体均流装置，其特征在于，所述导流环为直筒式圆柱型结构。6.根据权利要求5所述的一种mpcvd设备用气体均流装置，其特征在于，所述导流环的壁厚为5-30mm。7.根据权利要求1-2、4任一项所述的一种mpcvd设备用气体均流装置，其特征在于，所述腔室下层与上层之间的转角为直角。8.根据权利要求7所述的一种mpcvd设备用气体均流装置，其特征在于，所述导流环的内径至所述腔室下层与上层之间的转角处的距离不大于50mm。9.根据权利要求8所述的一种mpcvd设备用气体均流装置，其特征在于，所述进气口所在圆的直径小于所述出气口所在圆的直径；且所述出气口的直径大于所述进气口的直径。10.根据权利要求9所述的一种mpcvd设备用气体均流装置，其特征在于，所述进气口和所述出气口的数量为偶数，且不小于4；所述进气口的直径为1-5mm；所述出气口的直径为5-20mm。

技术总结
本实用新型提供一种MPCVD设备用气体均流装置，包括腔室，在所述腔室的顶部设有若干进气口；在腔室的底部设有若干出气口；并在所述腔室内部设有导流环，所述导流环被构置在水冷台的外侧，且所述进气口和所述出气口都设置在所述导流环的内侧。本实用新型一种MPCVD设备用气体均流装置，可有效约束反应气体在腔室中的扩散范围，均衡气体在基片周围的流通，增强反应气体在腔室内的均匀分布，促使气体均流，并可提升腔室内的压强。并可提升腔室内的压强。并可提升腔室内的压强。


技术研发人员：杨成武
受保护的技术使用者：天津征惟半导体科技有限公司
技术研发日：2023.02.09
技术公布日：2023/7/14