[发明专利]多微波源等离子体化学气相沉积装置

说明书

本发明公开了多微波源等离子体化学气相沉积装置，属于微波应用技术领域，包括屏蔽外壳、石英围挡、基台和若干个微波源；屏蔽外壳内设有反应腔；反应腔内设有石英围挡；石英围挡的顶部和底部分别延伸至屏蔽外壳的顶板和底板；石英围挡包围有基体腔；屏蔽外壳的顶板和底板分别封闭基体腔的顶部和底部；基体腔内设有基台；基台用于放置基体；屏蔽外壳上设有和微波源一一对应的馈口；馈口用于对应的微波源向基体腔之外的反应腔内输入微波。本发明的多微波源等离子体化学气相沉积装置，制出的金刚石薄膜质量高，不含杂质，对微波源功率要求低，成本低，微波能量利用率高，电场强度高，场强分布集中，各微波输入端口之间隔离度大。

技术领域

本发明属于微波应用技术领域，具体地说涉及多微波源等离子体化学气相沉积装置。

背景技术

微波等离子体化学气相沉积，简称MPCVD。其反应原理如下：微波源发出特定频率的微波，沿着波导传播，经过三螺钉和短路活塞调节或经模式转换天线耦合到谐振腔内，通过石英介质窗口进入反应腔，并在基片上方聚焦出一个强电场区域，强电场激发电离反应气体形成等离子体，最终实现金刚石膜的沉积。

现有的MPCVD装置由于微波传输要经过模式转换天线耦合到谐振腔内，微波有损耗，导致微波能量利用率不高。而且由于现有的MPCVD装置结构的限制，采用的微波源均为单微波源，对微波源功率要求高，装置复杂，成本高。现有的MPCVD装置制造的金刚石薄膜质量不高，因为现有结构在基片上方均有石英玻璃，导致金刚石薄膜混入杂质。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供多微波源等离子体化学气相沉积装置，拟解决现有的MPCVD装置微波能量利用率不高、对微波源功率要求高，装置复杂，成本高、制造的金刚石薄膜质量不高等问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

多微波源等离子体化学气相沉积装置，包括屏蔽外壳1、石英围挡2、基台3和若干个微波源；所述屏蔽外壳1内设有反应腔；所述反应腔内设有石英围挡2；所述石英围挡2的顶部和底部分别延伸至屏蔽外壳1的顶板和底板；所述石英围挡2包围有基体腔4；所述屏蔽外壳1的顶板和底板分别封闭基体腔4的顶部和底部；所述基体腔4内设有基台3；所述基台3用于放置基体14；所述屏蔽外壳1上设有和微波源一一对应的馈口5；所述馈口5用于对应的微波源向基体腔4之外的反应腔内输入微波。由上述结构可知，若干个微波源通过各自对应的馈口5向基体腔4之外的反应腔内输入微波，然后微波透过石英围挡2，在基台3上形成强电场，强电场激发电离反应气体形成等离子体，实现金刚石膜的沉积。本发明的多微波源等离子体化学气相沉积装置，采用微波源直接向反应腔馈入微波，舍弃模式转换天线，避免经过模式转换天线的能量损耗，使微波能量利用率提高；本发明结构简单，易于加工，而且可以采用多个微波源共同向反应腔注入微波，可以降低对单一馈源的功率要求，从而降低成本，因为微波源功率降低其成本价格将大大降低。所述石英围挡2包围有基体腔4；所述屏蔽外壳1的顶板和底板分别封闭基体腔4的顶部和底部；基体腔4构成一个封闭空间，而且石英围挡2只是包围有基体腔4，所以基体腔4内的基台3上的基体14上方并没有石英玻璃，不会导致金刚石薄膜混入杂质，制造的金刚石薄膜质量高。

进一步的，所述屏蔽外壳1的顶板上设有向上凸起的罩体6；所述罩体6内设有调整腔7；所述调整腔7位于基台3的正上方；所述调整腔7底部和基体腔4连通。由上述结构可知，调整腔7增加了基台3的正上方的空间，使电场按照要求分布，在基体14上方聚焦出一个强电场区域。

进一步的，若干个微波源及对应的馈口5位于屏蔽外壳1的顶板上，并均匀环绕石英围挡2。由上述结构可知，本发明采用馈口在屏蔽外壳1的顶板上，罩体6为圆柱状，屏蔽外壳1为顶部带有罩体6的圆柱状，石英围挡2为圆柱筒状，采用六个微波源，由图1和图2可知，在基体14上方聚焦出一个强电场区域。也可以采用三个或四个微波源，但馈口5之间应保持均匀分布。