[发明专利]一种碳碳坩埚温差狭缝导流快速气相沉积炉及其工艺方法

说明书

本发明公开了一种碳碳坩埚温差狭缝导流快速气相沉积炉，包括内室和外室，所述外室套设在所述内室的外侧，所述内室的底部设有进气口，其顶部设有盖体，所述盖体上设有与所述内室连通的气管，所述气管的另一端与真空泵连接，所述外室的中间设有环形发热体，所述内室的中心设有石墨发热体，所述石墨发热体的外侧套设有匹配的一体式碳碳套筒；所述内室内设有套设在所述石墨发热体外侧的隔板，所述隔板用于对碳碳坩埚进行分隔，所述隔板上设有通孔，所述碳碳坩埚的内层和外层均设有形状匹配的石墨工装。本发明采用上述一种碳碳坩埚温差狭缝导流快速气相沉积炉及其工艺方法，生产的产品质量稳定，节省能源，大大降低生产成本及周期。

技术领域

本发明涉及样品检测设备技术领域，特别是涉及一种碳碳坩埚温差狭缝导流快速气相沉积炉及其工艺方法。

背景技术

碳碳坩埚现已广泛应用在单晶硅炉内使用，但碳碳产品生产周期长。现在国内常用的沉积炉为圆柱井式内外双室沉积炉，内室沉积，外室加热，内外室用碳碳圆筒隔开，沉积工作时内室通入CH₄碳源气体，外室通入少气量氮气，保证外室压力大约内室，否则CH₄裂解产生的热解炭会从内室进入外室，沉积在外室石墨发热体表面会影响发热效率，成本较高。并且，国内气相沉积工艺方法生产碳碳产品沉积增密工序需要沉积3次，周期为45天。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳碳坩埚温差狭缝导流快速气相沉积炉及其工艺方法，生产的产品质量稳定，节省能源，大大降低生产成本及周期。

为实现上述目的，本发明提供了一种碳碳坩埚温差狭缝导流快速气相沉积炉，包括内室和外室，所述外室套设在所述内室的外侧，所述内室的底部设有进气口，其顶部设有盖体，所述盖体上设有与所述内室连通的气管，所述气管的另一端与真空泵连接，所述外室的中间设有环形发热体，所述内室的中心设有石墨发热体，所述石墨发热体的外侧套设有匹配的一体式碳碳套筒；

所述内室内设有套设在所述石墨发热体外侧的隔板，所述隔板用于对碳碳坩埚进行分隔，所述隔板上设有通孔，所述碳碳坩埚的内层和外层均设有形状匹配的石墨工装，所述石墨工装上设有若干通孔。

优选的，所述内室内设有位于所述碳碳坩埚内侧的第一热电偶和位于所述碳碳坩埚外侧的第二热电偶。

优选的，所述石墨发热体为棒状分体结构，所述石墨发热体之间通过螺纹连接，

一种碳碳坩埚温差狭缝导流快速气相沉积工艺方法，步骤如下：

S1、在碳碳坩埚装炉前，先将内室内石墨发热体旋开拆除，碳碳坩埚内、外均套有间隙5-8mm的带孔石墨工装，以石墨发热体为中心，将坩埚及内外层石墨工装全部套装在石墨发热体外，不同层之间的坩埚由带孔石墨隔板隔开，待坩埚装炉完成后将内室石墨发热体旋接安装，并将碳碳套筒套装在石墨发热体外；

S2、对内室抽真空，并控制石墨发热体和环形发热体均匀升温至内室温度950℃，之后控制元件控制环形发热体适当降低功率，内室石墨发热体增大发热功率，控制坩埚内侧温度在20小时内从950℃升温至1050℃，坩埚内壁侧相对外壁侧温度高，从内壁逐渐向中心沉积，沉积100小时后，停止内室石墨发热体功率，增大外室环形发热体功率，在20小时内坩埚外侧处温度升温至1050℃，此时主要是坩埚外侧沉积，沉积100小时后坩埚增密均匀密度达到1.5g/cm³；

S3、在整个沉积过程，碳源气体(CH₄)从底部通入内室，真空泵提供主要流动动力，坩埚内、外带孔石墨工装导流碳源气体从坩埚表面均匀流过，提高沉积效率及沉积均匀性。

因此，本发明采用上述一种碳碳坩埚温差狭缝导流快速气相沉积炉及其工艺方法，在内室的中心位置增加石墨发热体，并在碳碳坩埚内、外套装带孔石墨工装，依靠内、外发热体制造温差首先实现坩埚内壁沉积，之后进行坩埚外壁沉积，带孔石墨工装及真空泵动力导流碳源气体，实现碳碳坩埚沉积增密周期由45天缩短到20天。