【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種制備碳化鉭涂層的cvd裝置及工藝方法，屬于化學(xué)氣相沉積設(shè)備。
技術(shù)介紹
1、石墨是一種輕質(zhì)的高熔點(diǎn)材料，適用于高溫環(huán)境，在半導(dǎo)體設(shè)備及工藝中具有廣泛的應(yīng)用。石墨材料在高溫腐蝕環(huán)境中，不斷侵蝕而掉粉掉渣，從而污染真空腔體內(nèi)的潔凈高純環(huán)境，因此石墨制品需要致密高純耐高溫涂層進(jìn)行保護(hù)。隨著第三代半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，第三代半導(dǎo)體材料迎來快速發(fā)展期，而外延沉積和晶體生長(zhǎng)工藝溫度高達(dá)1600～2400℃，提出了超高溫涂層材料的技術(shù)與產(chǎn)品需求。碳化鉭(tac)具有超高的熔點(diǎn)(3880℃)，良好的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性，并且與石墨材料有良好的化學(xué)相容性，是第三代半導(dǎo)體設(shè)備及工藝熱端部件防護(hù)的首選涂層材料。目前，tac涂層制備方法主要有：碳熱還原法、直接化合法、等離子噴涂法、溶膠-凝膠法、熔鹽法、漿料燒結(jié)法以及化學(xué)氣相沉積法(cvd)等。其中，由于cvd工藝制備的涂層具有致密度高、純度高、粗糙度低等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外的廣泛應(yīng)用與tac涂層的制備與生產(chǎn)。
2、在cvd工藝制備tac涂層中，往往采用電阻加熱立式爐的工藝方式，存在溫度低、升溫慢，能耗高、熱效率低等缺點(diǎn)，存在原材料利用率低、沉積速率低等不足。
3、利用cvd工藝制備tac涂層，原料五氯化鉭粉體及高溫氣體的穩(wěn)定輸送非常關(guān)鍵，五氯化鉭氣化后需要保持高溫氣化狀態(tài)，不然容易凝固甚至阻塞管道。如何保障五氯化鉭粉體定量且穩(wěn)定的輸送是制備高質(zhì)量tac涂層急需要解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技
2、一種制備碳化鉭涂層的cvd裝置，包括沉積爐和混合氣體進(jìn)氣管道，其特征在于：還包括有：五氯化鉭粉體倉、螺旋輸送機(jī)構(gòu)、流化倉、進(jìn)氣裝置、流化氣體進(jìn)氣管道；
3、所述流化倉位于所述五氯化鉭粉體倉的下方；所述螺旋輸送機(jī)構(gòu)豎直設(shè)置，其上端連接于所述五氯化鉭粉體倉，下端連接于所述流化倉；所述流化氣體進(jìn)氣管道與所述螺旋輸送機(jī)構(gòu)的內(nèi)腔連通，混合氣體進(jìn)氣管道與所述流化倉連通；所述流化倉與所述進(jìn)氣裝置連通，所述進(jìn)氣裝置設(shè)置于所述沉積爐。
4、采用上述技術(shù)方案，五氯化鉭粉體倉中的五氯化鉭粉體通過螺旋輸送機(jī)構(gòu)定量向下方的流化倉中輸送，利用流化氣體進(jìn)氣管道中的流化氣體將螺旋輸送機(jī)構(gòu)中下部的粉體流化，防止螺旋輸送機(jī)構(gòu)出現(xiàn)卡粉問題，并將五氯化鉭粉體的蒸發(fā)置于爐體結(jié)構(gòu)上，避免了五氯化鉭高溫氣體的輸送風(fēng)險(xiǎn)，確保原料輸送的穩(wěn)定性。
5、進(jìn)一步地，所述螺旋輸送機(jī)構(gòu)包括外筒、主軸和位于主軸上的螺旋葉片，所述主軸豎直設(shè)置，所述外筒的內(nèi)部為所述螺旋輸送機(jī)構(gòu)的內(nèi)腔。
6、進(jìn)一步地，所述流化氣體進(jìn)氣管道與所述外筒的連接處到所述外筒頂端的距離為所述外筒高度的1/3—1/2。
7、進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣裝置包括設(shè)置于所述沉積爐側(cè)壁上的進(jìn)氣罩，所述進(jìn)氣罩內(nèi)設(shè)置有分氣板，所述分氣板上均勻設(shè)置有通孔；所述沉積爐的側(cè)壁對(duì)應(yīng)于所述進(jìn)氣罩設(shè)置有若干進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管將所述進(jìn)氣罩的內(nèi)腔和所述沉積爐的內(nèi)腔連通。優(yōu)選地，所述沉積爐內(nèi)對(duì)應(yīng)于所述進(jìn)氣管還設(shè)置有布?xì)獍澹霾細(xì)獍迳暇鶆蛟O(shè)置有通孔。其中，分氣板和布?xì)獍寰欣趯怏w均勻分布，促進(jìn)tac涂層均勻生長(zhǎng)。
8、進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣罩上設(shè)置有加熱裝置。通過設(shè)置加熱裝置以確保進(jìn)氣罩內(nèi)混合氣體處于適當(dāng)?shù)臏囟龋瑫r(shí)促進(jìn)五氯化鉭的氣化。
9、進(jìn)一步地，所述沉積爐采用中頻感應(yīng)爐，所述沉積爐的側(cè)壁內(nèi)設(shè)置有感應(yīng)線圈。中頻感應(yīng)爐升溫速度快，有助于提高設(shè)備熱效率、產(chǎn)能和良率，同時(shí)有助于通過熱輻射的方式將部分熱能傳遞至進(jìn)氣罩內(nèi)，提高熱效率。
10、基于同一專利技術(shù)構(gòu)思，本專利技術(shù)還涉及一種制備碳化鉭涂層的工藝方法，采用上述的制備碳化鉭涂層的cvd裝置，其特征在于：
11、所述流化氣體進(jìn)氣管道內(nèi)的流化氣體輸入到所述螺旋輸送機(jī)構(gòu)的內(nèi)腔內(nèi)，五氯化鉭粉體通過所述螺旋輸送機(jī)構(gòu)輸送至所述流化倉內(nèi)；混合氣體進(jìn)氣管道內(nèi)混合氣體輸入到所述流化倉內(nèi)與五氯化鉭粉體和流化氣體混合；五氯化鉭粉體和混合氣體進(jìn)入到所述進(jìn)氣裝置內(nèi)，五氯化鉭粉體在進(jìn)氣裝置內(nèi)氣化；氣化后的五氯化鉭與混合氣體一起進(jìn)入到沉積爐的內(nèi)腔中進(jìn)行化學(xué)氣相沉積。
12、優(yōu)選地，所述流化氣體為ar氣。優(yōu)選地，所述進(jìn)氣裝置的保溫溫度為245～350℃。
13、優(yōu)選地，所述混合氣體包含ar氣、h2氣、ch4氣，其中ch4氣與tacl5的摩爾比為2.5～3.5，h2氣與tacl5摩爾比為6～12。
14、本專利技術(shù)相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果。
15、采用氣體流化的方式輸送五氯化鉭粉體，有助于防止卡粉，提高了粉體原料及高溫氣體輸運(yùn)穩(wěn)定性；中頻感應(yīng)加熱cvd爐，升溫速度快，提高設(shè)備熱效率、產(chǎn)能和良率，降本增效。
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1.一種制備碳化鉭涂層的CVD裝置，包括沉積爐和混合氣體進(jìn)氣管道，其特征在于：還包括有：五氯化鉭粉體倉、螺旋輸送機(jī)構(gòu)、流化倉、進(jìn)氣裝置、流化氣體進(jìn)氣管道；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備碳化鉭涂層的CVD裝置，其特征在于，所述螺旋輸送機(jī)構(gòu)包括外筒、主軸和位于主軸上的螺旋葉片，所述主軸豎直設(shè)置，所述外筒的內(nèi)部為所述螺旋輸送機(jī)構(gòu)的內(nèi)腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備碳化鉭涂層的CVD裝置，其特征在于，所述流化氣體進(jìn)氣管道與所述外筒的連接處到所述外筒頂端的距離為所述外筒高度的1/3—1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備碳化鉭涂層的CVD裝置，其特征在于，所述進(jìn)氣裝置包括設(shè)置于所述沉積爐側(cè)壁上的進(jìn)氣罩，所述進(jìn)氣罩內(nèi)設(shè)置有分氣板，所述分氣板上均勻設(shè)置有通孔；所述沉積爐的側(cè)壁對(duì)應(yīng)于所述進(jìn)氣罩設(shè)置有若干進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管將所述進(jìn)氣罩的內(nèi)腔和所述沉積爐的內(nèi)腔連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種制備碳化鉭涂層的CVD裝置，其特征在于，所述沉積爐內(nèi)對(duì)應(yīng)于所述進(jìn)氣管還設(shè)置有布?xì)獍澹霾細(xì)獍迳暇鶆蛟O(shè)置有通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備碳化鉭涂層的CVD裝置，其特征在于，所述沉積爐采用中頻感應(yīng)爐，所述沉積爐的側(cè)壁內(nèi)設(shè)置有感應(yīng)線圈。
8.一種制備碳化鉭涂層的工藝方法，采用如權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的制備碳化鉭涂層的CVD裝置，其特征在于：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝方法，其特征在于，所述流化氣體為Ar氣；所述進(jìn)氣裝置的保溫溫度為245～350℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝方法，其特征在于，所述混合氣體包含Ar氣、H2氣、CH4氣，其中CH4氣與TaCl5的摩爾比為2.5～3.5，H2氣與TaCl5摩爾比為6～12。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種制備碳化鉭涂層的cvd裝置，包括沉積爐和混合氣體進(jìn)氣管道，其特征在于：還包括有：五氯化鉭粉體倉、螺旋輸送機(jī)構(gòu)、流化倉、進(jìn)氣裝置、流化氣體進(jìn)氣管道；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備碳化鉭涂層的cvd裝置，其特征在于，所述螺旋輸送機(jī)構(gòu)包括外筒、主軸和位于主軸上的螺旋葉片，所述主軸豎直設(shè)置，所述外筒的內(nèi)部為所述螺旋輸送機(jī)構(gòu)的內(nèi)腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備碳化鉭涂層的cvd裝置，其特征在于，所述流化氣體進(jìn)氣管道與所述外筒的連接處到所述外筒頂端的距離為所述外筒高度的1/3—1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備碳化鉭涂層的cvd裝置，其特征在于，所述進(jìn)氣裝置包括設(shè)置于所述沉積爐側(cè)壁上的進(jìn)氣罩，所述進(jìn)氣罩內(nèi)設(shè)置有分氣板，所述分氣板上均勻設(shè)置有通孔；所述沉積爐的側(cè)壁對(duì)應(yīng)于所述進(jìn)氣罩設(shè)置有若干進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管將所述進(jìn)氣罩的內(nèi)腔和所述沉積爐的內(nèi)腔連通。
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊泰生，凌鑫濤，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：湖南聯(lián)合半導(dǎo)體科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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