一种金刚石生长用进气机构及设有该进气机构的设备的制作方法

1.本实用新型属于等离子气相沉积加工技术领域，尤其是涉及一种金刚石生长用进气机构及设有该进气机构的设备。


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)设备生产金刚石过程中，进气系统直接影响生长气体等离子化的效果。常规的设法是直接在壳体的顶部中心位置进气，直吹至基片台上。但这种结构的气流使得生长气体无法均匀地分布在腔体中，导致在腔室内无法均匀地充满腔体的空间中，使得金刚石生长的一致性较差。这种结构亦无法有效地利用生长气体被微波激发电离产生等离子体，生长气体利用率低，使得金刚石籽晶的生长速率较慢，直接影响金刚石的产品质量。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种金刚石生长用进气机构及设有该进气机构的设备，解决了现有技术中直接在腔体顶部中心设置进气口而导致生长气体无法均匀地分布在腔体中的技术问题。
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：
5.一种金刚石生长用进气机构，包括腔体、水冷台和基片台，包括配制在所述腔体顶部的盖体，其构置有用于气体流通的管道，所述管道绕设于所述盖体的中轴线配制；
6.在所述管道的最低面上分布有若干气孔，气体进入所述管道中后再经不同位置的所述气孔进入腔体中。
7.进一步的，所述管道被构造为环形结构，其构置在所述盖体的上端面上，并在其顶部设有与其相适配的密封帽。
8.进一步的，所述气孔的轴线与所述管道的横截面中线重叠构置；且所述气孔均匀地布置在所述管道的周缘。
9.进一步的，所述气孔的轴线垂直于所述盖体的上端面设置。
10.进一步的，所述气孔的轴线与所述盖体的上端面交叉设置；
11.所有所述气孔的轴线的延长线相交于所述腔体轴线上的同一点，且位于所述基片台的上方。
12.进一步的，所述气孔的轴线与所述盖体的上端面的夹角为锐角；
13.优选地，所述夹角为45
°
。
14.进一步的，所述盖体被构造为圆台体结构，在所述盖体的侧壁面上还设有与外置的储备气源连通的进气口，所述进气口与所述管道连通。
15.进一步的，所述进气口分置于所述管道任意直径的两端；所述进气口为阶梯式通孔槽结构；所述进气口与所述管道的连通点在所述管道中靠近所述气孔的一端设置。
16.进一步的，在所述腔体的下端面还构置有若干出气孔，所述出气孔均置于同一个
圆周上；且所述出气孔所在的圆的直径大于所述水冷台的直径。
17.一种金刚石生长设备，设置有如上任一项所述的进气机构。
18.采用本实用新型设计的一种金刚石生长用进气机构及设有该进气机构的设备，尤其是用于mpcvd设备中，结构简单且易于加工，有助于生长气体充分且均匀地充满生长腔中，提高生长气体被微波激发电离产生等离子体的利用率，促进金刚石晶体生长的一致性。
附图说明
19.图1是本实用新型一实施例的进气机构的结构示意图；
20.图2是本实用新型一实施例的盖体的俯视图；
21.图3是本实用新型其中一实施例的盖体的横截面图；
22.图4是本实用新型其中另一实施例的盖体的横截面图。
23.图中：
24.10、腔体11、出气孔20、盖体
25.21、管道22、气孔23、进气口
26.30、水冷台40、基片台
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
28.本实施例提出一种金刚石生长用进气机构，如图1所示，包括腔体10、水冷台30和基片台40，还包括配制在腔体10顶部的盖体20，盖体20为圆台体结构，在盖体20的上端面上构置有用于气体流通的管道21，管道21绕设于盖体20的中轴线配制；在管道21的最低面上分布有若干气孔22；在盖体20的侧壁面上还设有与外置的储备气源连通的进气口23，进气口23与管道21连通；在腔体10的下端面还构置有若干出气孔11。外置的储备的生长气源通过气管与进气口23连通，生长气体经进气口汇入管道21中并充满管道21，生长气体再经不同位置的气孔22进入腔体10内后被微波激发电离产生等离子体，等离子体气体再从出气孔4中流出。管道21的设置可存储更加充足的生长气体经气孔22进入腔体10中，使生长气体多面积地进入生长腔内，并充分且均匀地充满生长腔中，提高了生长气体被微波激发电离产生等离子体的利用率，促进金刚石晶体生长的一致性；整体结构简单且易于加工。
29.具体地，如图2所示，管道21被构造为环形结构，其构置在盖体20的上端面上，并在其顶部设有与其相适配的密封帽(附图省略)。管道21内的面为圆弧曲面结构，便于气体流通。优选地，管道21的横截面为长方形、正方形、圆形、圆弧形、多边形的其中一种。不管管道21的横截面结构如何，管道21的横截面中线与气孔22的轴线重叠构置，因传输过程中会出现气压的变化，使得直接通过气管进入生长腔内的气流的流量极其不稳定，导致金刚石的生长质量不一致；管道21可间接地作为暂存区存储一定量的生长气体，再经分散设置的气孔22进入生长腔内，从而可提高气流的稳定性和均匀性，使生长气体充满生长腔内，保证金刚石生长的一致性。
30.管道21的高度大于气孔22的高度，目的是可缩短气流在气孔22中的流动距离，以提高其进入生长腔内的速率。气孔22设置在管道21的最低面上，若管道21的横截面为长方形、正方形或多边形，则其下端面为平整的平面，即气孔22位于管道21的下端面。若管道21
为圆弧面或圆形，则其最低位置所在圆为其最低面，即气孔22位于管道21的最低面所在的圆上。优选地，气孔22均匀地布置在管道21的周缘上，至少数量为4个，在本实施例中，设有8个气孔22，当然，可基于实际情况而定。
31.管道21的位置构置在盖体20顶面中靠近外缘一侧设置，不仅增加管道21排布的面积，亦可增加气孔22的排布数量，进而增加进入生长腔内气体的分布。
32.其中一个实施例，如图3所示，气孔22的轴线垂直于盖体20的上端面设置，也即是管道21垂直于盖体20的上端面设置，即管道21与气孔22均竖向构置，结构便于加工且易于维护。
33.进一步的，进气口23分置于管道21任意直径的两端，其为阶梯式通孔槽结构，进气口23与管道21的连通点在管道21中靠近气孔22的一端设置。对称设置的进气口23可有助于生长气体快速且均匀地充满管道21中，再经若干个气孔23直接流入生长腔内并充满生长腔，可有利于提升金刚石生长的一致性和稳定性。
34.进一步的，出气孔11均置于同一个圆周上，且出气孔11所在的圆的直径大于水冷台30的直径。因生长气体都要绕过水冷台30的外缘向下流通，对于置于水冷台30外侧的出气孔11，更有利于气流的通过。
35.另一个实施例，如图4所示，气孔22的轴线与盖体20的上端面交叉设置，也即是管道21的横截面的中线也与盖体20的上端面交叉设置。且所有气孔22的轴线的延长线相交于腔体10轴线上的同一点，且位于基片台40的正上方。
36.在本实施例中，气孔22的轴线与盖体20的上端面的夹角θ为锐角；优选地，夹角θ为45
°
。气孔22的延长线的交点位置在等离子体强场区内且位于基片台40的正上方；不仅有利于等离子体的持续放电，而且还可提高等离子体放电的稳定性。所有气孔22促使反应气体交汇于等离子体区，该区域气体活性高，对于生长金刚石来说，可参与反应的气体较多，生长速率快且质量好；而且还提高生长气体被微波激发电离产生等离子体的利用率，促进金刚石晶体生长的一致性。
37.一种金刚石生长设备，设置有如上任一项所述的进气机构。
38.采用本实用新型设计的一种金刚石生长用进气机构及设有该进气机构的设备，尤其是用于mpcvd设备中，结构简单且易于加工，有助于生长气体充分且均匀地充满生长腔中，提高生长气体被微波激发电离产生等离子体的利用率，促进金刚石晶体生长的一致性。
39.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：
1.一种金刚石生长用进气机构，包括腔体、水冷台和基片台，其特征在于，包括配制在所述腔体顶部的盖体，其构置有用于气体流通的管道，所述管道绕设于所述盖体的中轴线配制；在所述管道的最低面上分布有若干气孔，气体进入所述管道中后再经不同位置的所述气孔进入腔体中。2.根据权利要求1所述的一种金刚石生长用进气机构，其特征在于，所述管道被构造为环形结构，其构置在所述盖体的上端面上，并在其顶部设有与其相适配的密封帽。3.根据权利要求1或2所述的一种金刚石生长用进气机构，其特征在于，所述气孔的轴线与所述管道的横截面中线重叠构置；且所述气孔均匀地布置在所述管道的周缘。4.根据权利要求3所述的一种金刚石生长用进气机构，其特征在于，所述气孔的轴线垂直于所述盖体的上端面设置。5.根据权利要求3所述的一种金刚石生长用进气机构，其特征在于，所述气孔的轴线与所述盖体的上端面交叉设置；所有所述气孔的轴线的延长线相交于所述腔体轴线上的同一点，且位于所述基片台的上方。6.根据权利要求5所述的一种金刚石生长用进气机构，其特征在于，所述气孔的轴线与所述盖体的上端面的夹角为锐角。7.根据权利要求6所述的一种金刚石生长用进气机构，其特征在于，所述夹角为45
°
。8.根据权利要求1-2、4-7任一项所述的一种金刚石生长用进气机构，其特征在于，所述盖体被构造为圆台体结构，在所述盖体的侧壁面上还设有与外置的储备气源连通的进气口，所述进气口与所述管道连通。9.根据权利要求8所述的一种金刚石生长用进气机构，其特征在于，所述进气口分置于所述管道任意直径的两端；所述进气口为阶梯式通孔槽结构；所述进气口与所述管道的连通点在所述管道中靠近所述气孔的一端设置。10.根据权利要求8所述的一种金刚石生长用进气机构，其特征在于，在所述腔体的下端面还构置有若干出气孔，所述出气孔均置于同一个圆周上；且所述出气孔所在的圆的直径大于所述水冷台的直径。11.一种设备，其特征在于，设置有如权利要求1-10任一项所述的进气机构。

技术总结
本实用新型提供一种金刚石生长用进气机构及设有该进气机构的设备，包括腔体、水冷台和基片台，其特征在于，包括配制在所述腔体顶部的盖体，其构置有用于气体流通的管道，所述管道绕设于所述盖体的中轴线配制；在所述管道的最低面上分布有若干气孔，气体进入所述管道中后再经不同位置的所述气孔进入腔体中。本实用新型一种金刚石生长用进气机构，结构简单且易于加工，有助于生长气体充分且均匀地充满生长腔中，提高生长气体被微波激发电离产生等离子体的利用率，促进金刚石晶体生长的一致性。促进金刚石晶体生长的一致性。促进金刚石晶体生长的一致性。


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：2023/7/17