[发明专利]一种化学气相沉积炉

说明书

本发明公开了一种化学气相沉积炉，包括炉体，所述炉体内设置有沉积室，所述沉积室顶部与真空管道连接，所述沉积室底部设置在坩埚盖上，所述坩埚盖底部设置有原料坩埚，所述坩埚盖位于沉积室对应的表面上还设置有气体导入装置；所述气体导入装置包括多个并列设置的气箱，所述气箱上设置有多个气嘴，相邻的两个气箱分别与原料坩埚和混合原料气体进气通道贯通连接，所述原料坩埚还与载气气体进气通道贯通连接，所述气箱内设置有气体分配板。本发明能够显著提高沉积空间原料配比的均匀性，更易沉积获得更大面积及厚度上均匀的产品。

技术领域

本发明涉及化学气相沉积技术领域，具体涉及一种化学气相沉积炉。

背景技术

化学气相沉积(CVD)已广泛用于制备各种无机材料：如用于复合材料的纤维材料(如B、B₄C)、用于扩散阻挡层的薄层材料(如ZrO₂)、用于精细陶瓷的粉体材料(如Al₂O₃、SiC)，用于红外窗口的多晶块材(如ZnS、ZnSe)。其中采用CVD技术制备ZnS、ZnSe晶体，具有纯度高、致密度高、吸收小，光学性能优异等优点，并且易于实现大尺寸材料制备，是目前生产ZnS、ZnSe材料的主流技术。

化学气相沉积(CVD)技术制备ZnS(ZnSe)的技术方案为：炉腔内底部为盛放原料Zn的坩埚，上部为石墨板拼成的沉积室，先将坩埚和沉积室分别加热到设定的温度，然后将载气Ar通入到熔化的Zn表面，携带Zn蒸汽进入到沉积室，同时H₂S(H₂Se)气体经Ar稀释后也输送到沉积室，H₂S(H₂Se)和Zn在石墨板上发生反应生成固态ZnS(ZnSe)，经过一段时间的沉积后，最终可获得一定厚度的块状多晶ZnS(ZnSe)材料。

随着红外市场的发展，对于大尺寸ZnS(ZnSe)材料以及材料的规模化生产的需求越来越迫切。在该技术工艺具体的实施过程中，由于所需的产品多为大尺寸板材，因此沉积室多为长方体结构且大尺寸制备，将沉积炉放大后，由于沉积室空间变大，沉积周期需要变长，因此最关键的问题是如何解决大尺寸材料的均匀性问题。

由于沉积室空间较大，现有设备中将H₂S(H₂Se)和Zn蒸汽两种原料气体均通过多个气孔进入到沉积室，H₂S(H₂Se)气体通过多路气体质量流量计控制，可以使每个气孔的气体流量保持一致，但Zn蒸汽是由Ar气掠过坩埚内熔化的Zn液面携带进入沉积室的，因此很难保证每个Zn出气孔的气体流量保持一致，这样会造成空间内反应物Zn和H₂S(H₂Se)配比的差异，导致不同位置沉积的材料结构和性能存在一定差异，均匀性变差，这在实际生产中，尤其是在大规模生产中，会严重影响产品的质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种化学气相沉积炉，能够显著提高沉积空间原料配比的均匀性，更易沉积获得更大面积及厚度上均匀的产品。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种化学气相沉积炉，包括炉体，所述炉体内设置有沉积室，所述沉积室顶部与真空管道连接，所述沉积室底部设置在坩埚盖上，所述坩埚盖底部设置有原料坩埚，所述坩埚盖位于沉积室对应的表面上还设置有气体导入装置；

所述气体导入装置包括多个并列设置的气箱，所述气箱上设置有多个气嘴，相邻的两个气箱分别与原料坩埚和混合原料气体进气通道贯通连接，所述原料坩埚还与载气气体进气通道贯通连接，所述气箱内设置有气体分配板。

进一步地，所述坩埚盖表面设置有容置腔，所述气箱设置在容置腔内，所述混合原料气体进气通道和载气气体进气通道均设置在坩埚盖上。

进一步地，所述气箱内设置有三个连续的台阶托部，所述气体分配板数量为2，多个气嘴设置在顶板上，两个气体分配板设置在气箱内位于下部的两个台阶托部上，所述顶板设置在顶部的台阶托部上。