一种高通量CVD制备硅碳氧薄膜的装置的制作方法

技术特征：

1.一种高通量CVD制备硅碳氧薄膜的装置，包括气源、管路、质量流量计MFC、控制阀门、CVD沉积反应室、废气焚烧炉和排空设备，其特征在于：

气源包括反应气体和载气，反应气体分别是硅烷SiH₄、乙烯C₂H₄和氧气O₂，载气为氮气N₂，其化学反应过程如下，反应温度为600-800℃的高温：

三种反应气体在CVD沉积反应室内的流向分布而形成浓度比的梯度变化，从而在衬底基片上形成硅碳氧成分比梯度变化的SiC_xO_y薄膜组合材料；

管路为气体的运输管道，用于连通MFC、控制阀门、CVD沉积反应室、废气焚烧炉和排空设备；

MFC共计7个，用于控制气源的流量；MFC1控制O₂流量，MFC2控制C₂H₄的流量，MFC3控制SiH₄的流量，MFC4控制N₂汇入O₂的流量，MFC5控制N₂汇入C₂H₄的流量，MFC6控制N₂汇入SiH₄的流量，MFC7控制N₂作为吹扫气体的流量；

控制阀门选用三通阀，共计4个，用于控制气体的流向；三通阀1用于控制O₂和N₂的混合气体流入CVD沉积反应室或直接进入焚烧炉，三通阀2用于控制C₂H₄和N₂的混合气体流入CVD沉积反应室或直接进入焚烧炉，三通阀3用于控制SiH₄和N₂的混合气体流入CVD沉积反应室或直接进入焚烧炉，吹扫三通阀4用于控制N₂流入CVD沉积反应室或直接进入焚烧炉。

废气焚烧炉用于焚烧反应气体或反应废气，将其分解成水、CO₂、SiO₂等对环境无害的成分；

排空设备用于将焚烧后的气体排入大气中，同时使得整个管道系统相对于大气压产生微弱的负压，以利于整个装置气流的输运。

反应气体进入CVD沉积反应室，经过高温沉积反应形成硅碳氧成分梯度变化的薄膜材料；

所述CVD沉积反应室用于高通量SiC_xO_y薄膜组合材料的化学反应沉积，包括进气口、高频感应线圈、石英玻璃管、玻璃盖板、石墨基体、衬底基片和废气出口；

进气口共计3个，分别为N₂+O₂进气口，N₂+C₂H₄进气口，N₂+SiH₄进气口，三个进气口之间的距离两两相等为1/4反应腔室的宽度，N₂+C₂H₄进气口居中设置，N₂+O₂、N₂+SiH₄的进气口分别和对应同侧的反应室侧壁距离相等，也为1/4反应腔室的宽度；

高频感应线圈提供高频感应电流，缠绕于石英玻璃管；

玻璃盖板的宽为石英玻璃管内径的宽度，与石英玻璃管内部大小相适应，内置固定于石英玻璃管中；用于控制反应气体的传输空间，气体传输空间为衬底基片与玻璃盖板间的空间；

石墨基体位于玻璃盖板一侧距其1～10mm处，并作为高频感应受体，在高频感应线圈高频电流的作用下产生涡电流而迅速加热，将热能传递到衬底基片上对其进行加热；

衬底基片位于石墨基体的上表面，且紧贴石墨基体。

废气出口为漏斗状结构，在靠近CVD沉积反应室一端的口径和沉积反应室宽度一致，并逐渐减小至管道的口径。

2.如权利要求1所述高通量CVD制备硅碳氧薄膜的装置，其特征在于：所述管路采用不锈钢材质，在CVD沉积反应室前的管路采用1/8英寸管径，而CVD沉积反应室后的管路采用1/2英寸管径。

3.如权利要求1所述高通量CVD制备硅碳氧薄膜的装置，其特征在于：所述石墨基体中，在靠近衬底基片的位置还嵌入了热电偶，以便确定监测衬底基片的温度。

4.如权利要求1所述高通量CVD制备硅碳氧薄膜的装置，其特征在于：在实际使用时，首先需要借助流体模拟软件，对三种气体的输运分布进行模拟计算，从而形成反应气体对比浓度和沉积的SiC_xO_y薄膜组合材料中硅—碳—氧浓度对比关系，以便建立比较完整的工艺—成分—光学性质的数据库。