1.一種高通量CVD制備硅碳氧薄膜的裝置,包括氣源、管路、質(zhì)量流量計MFC、控制閥門、CVD沉積反應(yīng)室、廢氣焚燒爐和排空設(shè)備,其特征在于:
氣源包括反應(yīng)氣體和載氣,反應(yīng)氣體分別是硅烷SiH4、乙烯C2H4和氧氣O2,載氣為氮氣N2,其化學(xué)反應(yīng)過程如下,反應(yīng)溫度為600-800℃的高溫:
三種反應(yīng)氣體在CVD沉積反應(yīng)室內(nèi)的流向分布而形成濃度比的梯度變化,從而在襯底基片上形成硅碳氧成分比梯度變化的SiCxOy薄膜組合材料;
管路為氣體的運輸管道,用于連通MFC、控制閥門、CVD沉積反應(yīng)室、廢氣焚燒爐和排空設(shè)備;
MFC共計7個,用于控制氣源的流量;MFC1控制O2流量,MFC2控制C2H4的流量,MFC3控制SiH4的流量,MFC4控制N2匯入O2的流量,MFC5控制N2匯入C2H4的流量,MFC6控制N2匯入SiH4的流量,MFC7控制N2作為吹掃氣體的流量;
控制閥門選用三通閥,共計4個,用于控制氣體的流向;三通閥1用于控制O2和N2的混合氣體流入CVD沉積反應(yīng)室或直接進入焚燒爐,三通閥2用于控制C2H4和N2的混合氣體流入CVD沉積反應(yīng)室或直接進入焚燒爐,三通閥3用于控制SiH4和N2的混合氣體流入CVD沉積反應(yīng)室或直接進入焚燒爐,吹掃三通閥4用于控制N2流入CVD沉積反應(yīng)室或直接進入焚燒爐。
廢氣焚燒爐用于焚燒反應(yīng)氣體或反應(yīng)廢氣,將其分解成水、CO2、SiO2等對環(huán)境無害的成分;
排空設(shè)備用于將焚燒后的氣體排入大氣中,同時使得整個管道系統(tǒng)相對于大氣壓產(chǎn)生微弱的負壓,以利于整個裝置氣流的輸運。
反應(yīng)氣體進入CVD沉積反應(yīng)室,經(jīng)過高溫沉積反應(yīng)形成硅碳氧成分梯度變化的薄膜材料;
所述CVD沉積反應(yīng)室用于高通量SiCxOy薄膜組合材料的化學(xué)反應(yīng)沉積,包括進氣口、高頻感應(yīng)線圈、石英玻璃管、玻璃蓋板、石墨基體、襯底基片和廢氣出口;
進氣口共計3個,分別為N2+O2進氣口,N2+C2H4進氣口,N2+SiH4進氣口,三個進氣口之間的距離兩兩相等為1/4反應(yīng)腔室的寬度,N2+C2H4進氣口居中設(shè)置,N2+O2、N2+SiH4的進氣口分別和對應(yīng)同側(cè)的反應(yīng)室側(cè)壁距離相等,也為1/4反應(yīng)腔室的寬度;
高頻感應(yīng)線圈提供高頻感應(yīng)電流,纏繞于石英玻璃管;
玻璃蓋板的寬為石英玻璃管內(nèi)徑的寬度,與石英玻璃管內(nèi)部大小相適應(yīng),內(nèi)置固定于石英玻璃管中;用于控制反應(yīng)氣體的傳輸空間,氣體傳輸空間為襯底基片與玻璃蓋板間的空間;
石墨基體位于玻璃蓋板一側(cè)距其1~10mm處,并作為高頻感應(yīng)受體,在高頻感應(yīng)線圈高頻電流的作用下產(chǎn)生渦電流而迅速加熱,將熱能傳遞到襯底基片上對其進行加熱;
襯底基片位于石墨基體的上表面,且緊貼石墨基體。
廢氣出口為漏斗狀結(jié)構(gòu),在靠近CVD沉積反應(yīng)室一端的口徑和沉積反應(yīng)室寬度一致,并逐漸減小至管道的口徑。
2.如權(quán)利要求1所述高通量CVD制備硅碳氧薄膜的裝置,其特征在于:所述管路采用不銹鋼材質(zhì),在CVD沉積反應(yīng)室前的管路采用1/8英寸管徑,而CVD沉積反應(yīng)室后的管路采用1/2英寸管徑。
3.如權(quán)利要求1所述高通量CVD制備硅碳氧薄膜的裝置,其特征在于:所述石墨基體中,在靠近襯底基片的位置還嵌入了熱電偶,以便確定監(jiān)測襯底基片的溫度。
4.如權(quán)利要求1所述高通量CVD制備硅碳氧薄膜的裝置,其特征在于:在實際使用時,首先需要借助流體模擬軟件,對三種氣體的輸運分布進行模擬計算,從而形成反應(yīng)氣體對比濃度和沉積的SiCxOy薄膜組合材料中硅—碳—氧濃度對比關(guān)系,以便建立比較完整的工藝—成分—光學(xué)性質(zhì)的數(shù)據(jù)庫。