一种化学气相沉积设备的导气管及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种化学气相沉积设备的导气管及其制备方法，导气管包括管径相同的首管、尾管、n根中部连接管和n+1组加强翅片，n为大于等于2的整数，首管、尾管、中部连接管和翅片均为硅材料，首管、中部连接管、尾管依次连接，各个首管、尾管和中部连接管的接合部位对应位置分别设有一组加强翅片，加强翅片的首尾两端分别位于对应接合部位的两侧，管件的接合部位以及加强翅片与管体的贴合部位设有粘接材料。本发明专利技术导气管具有结构强度高、管腔同轴度高、密封性好、使用寿命长等优点。使用寿命长等优点。使用寿命长等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种化学气相沉积设备的导气管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及气相沉积设备零件
，具体而言，涉及一种化学气相沉积设备的导气管及其制备方法。

技术介绍

[0002]化学气相沉积设备需要使用导气管，如半导体多晶硅薄膜沉积工艺(CVD
‑
poly) ，由导气管将外部工艺气体输送至管腔内，由于管腔内的高温环境，导气管需要耐热并且有足够的洁净度，因此目前在8寸和12寸芯片制程工艺中，使用较多的是石英管，但是石英管由于膨胀系数和多晶硅差异较大，需要面临频繁的设备保养维护问题。
[0003]随着半导体硅材料的技术发展，其应用场景越来越广泛，其中多晶硅料也可以用来制作CVD工艺设备导气管。由于导气管长度较大，一般长度在500到1200mm，管内径较小，一般在4
‑
6mm，因此导气管通常具有较大的长径比，并且导气管入口段为弯头结构，难以做到一体加工，硅材料的导气管需要进行机械加工。现有技术中，硅长管加工技术主要有以下两种方式：一是采用一体钻孔的方式进行加工，再通过不锈钢金属连接件，将弯头部分和直管部分连接，该类管径通常≥10mm，该方法不适用于较小管径，因为一体钻孔在较长的管长下难以保证钻孔的方向，会造成管腔同轴度偏离；二是将管体分成两件沿轴心对称的公母件，通过粘接形成管体结构，该方法加工上方便易行，但是较长的管体粘接面会造成粘接缺陷，导致导气管局部漏气。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的问题是如何提高硅材料导气管的管腔同轴度以及避免导气管局部漏气。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种化学气相沉积设备的导气管，包括管径相同的首管、尾管、n根中部连接管和n+1组加强翅片，n为大于等于2的整数，所述首管、所述尾管、所述中部连接管和所述加强翅片均为硅材料，所述首管为L型圆筒状结构，所述尾管和所述中部连接管为直圆筒状结构，各所述中部连接管头尾相连，位于首部所述中部连接管的首端与所述首管连接，位于尾部的所述中部连接管的尾端与所述尾管相连，各个所述首管、所述尾管和所述中部连接管的接合部位对应位置分别设有一组所述加强翅片，所述加强翅片的首尾两端分别位于对应所述接合部位的两侧，所述首管、所述尾管和所述中部连接管的接合部位设有粘接材料，所述加强翅片与所述首管/尾管/中部连接管的贴合部位设有所述粘接材料。
[0006]相对于现有技术，本专利技术导气管具有以下有益效果：各管件均为硅材料，与多晶硅膨胀系数相同，可以避免导气管使用过程中产生很大的内应力，延长导气管的使用寿命；管体分成首管、尾管和中部连接管，即将长管分成多个短管结构，可以避免高长径比的长管在钻孔过程中发生同心度偏离；多个短管进行轴向连接，不会产生很长的连接缝隙，可以减少发生局部漏气的风险；在管体的结合部位设置粘接材料，保证管件连接牢靠，提高接合部位
的密封性；设置加强翅片可以对接合部位起到补强作用，避免首管、尾管和中部连接管从接合部位断开，保证导气管在高温工作条件下也具备很强的抗折与抗形变能力。
[0007]在优选或可选方案中，所述粘接材料的膨胀系数为2.3~2.7
×
10
‑6/℃。粘接材料的膨胀系数与多晶硅相近，降低了粘接面的内应力，可以避免管体反复受热后发生破裂，延长导气管的使用寿命。
[0008]在优选或可选方案中，所述首管的尾端和所述中部连接管的尾端均设有连接凸台，所述中部连接管的首端和所述尾管的首端均设有连接凹槽，所述连接凸台适于插入所述连接凹槽中形成套接。连接凸台和连接凹槽形成了公母连接结构，便于首管、尾管和中部连接管装配连接，且能有效避免涂胶时粘接剂内溢至导气管内表面，同时也能实现优良的密封效果。
[0009]在优选或可选方案中，所述加强翅片呈圆弧状长片结构，所述加强翅片的内径与所述中部连接管的外径相等。由此加强翅片可以与管体表面贴合，便于加强翅片装配，提高补强效果。
[0010]在优选或可选方案中，一组中所述加强翅片的数量为两个，一组中的两个所述加强翅片沿所述中部连接管的轴线对称设置，所述加强翅片的弧度介于π
⁄
6至5π
⁄
6之间。一组的两个加强翅片可以对管体两侧进行补强，相比于设置一个加强翅片具有更好地加强效果，限定加强翅片的弧度范围，既保证加强翅片具有很好的加强效果，又能便于安装，避免一组中的两个加强翅片相互干扰。
[0011]在优选或可选方案中，所述首管包括垂直段、接头段和平行段，所述垂直段和所述平行段为直圆筒状结构，所述接头段为立方体结构，所述垂直段的尾端与所述接头段相连，所述平行段的首端与所述接头段相连，所述垂直段和所述平行段相互垂直，所述垂直段、所述接头段和所述平行段的内部连通。首管由垂直段、接头段和平行段三段结构组成，形成了L型的管件，在垂直段和平行段设置立方体结构的接头段，不需要对管件进行弯折，便于加工成型，同时提高了结构强度。
[0012]本专利技术还提供上述化学气相沉积设备的导气管的制备方法，包括以下步骤：S1、在首管、尾管、中部连接管需要接合的部位涂上粘接剂，按照设定顺序排列组合；S2、将组合后的管体静置，待粘接剂的溶剂挥发后，形成初步粘接；S3、将初步粘接的管体用治具垫起，将加强翅片涂布粘接剂并贴合在各首管/尾管/中部连接管的接合部位；S4、等待加强翅片贴合处的溶剂挥发，形成初步粘接；S5、将初步粘接的导气管放入高温炉中熔接，粘接剂烧结融化，与硅基材形成粘合，导气管冷却后各粘接面形成粘接材料。
[0013]上述方法中导气管的各管件熔接组合，先将待粘接的管件进行初步粘接，再在高温下使粘接剂烧结融化，与硅基材形成牢固且密封性极佳的粘合，由该方法制得的导气管结构强度高、管腔同轴度高、密封性好、使用寿命长。
[0014]在优选或可选方案中，所述粘接剂包括玻璃粉、二氧化硅溶胶溶液、增稠剂和溶剂，所述玻璃粉、二氧化硅溶胶溶液和增稠剂的质量比为30~50:1~2:1。管件使用特制的粘接剂连接，以玻璃粉作为粘接剂基础材料，配合二氧化硅溶胶溶液，经过特定比例混合，溶
于溶剂中，形成具有一定初期粘接强度的粘接剂，玻璃粉经过高温烧结融化，与硅基材形成牢固且密封性极佳的粘合，由二氧化硅溶胶调整粘接材料的膨胀系数，使得粘接材料的膨胀系数与多晶硅接近，由此减少粘接面的内应力，延长导气管使用寿命。
[0015]在优选或可选方案中，所述玻璃粉的始融温度大于750℃，限定玻璃粉的始融温度，保证工况下，粘接材料为固态；玻璃粉的熔点为850~900℃，纯度大于99.9%，玻璃粉的熔点较低，在高温下烧结融化，可以与硅基材形成牢固且密封性极佳的粘合；玻璃粉的目数大于1500目，以保证粉体混合入溶剂时不会过快沉降，保证混合均匀。
[0016]在优选或可选方案中，所述步骤S5中，熔接温度为950~1100℃，熔接时间为1~4h。根据玻璃粉的特性选择熔接温度和熔接时间，保证熔接过程中玻璃粉烧结融化，在接合部位形成牢固粘合。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例中化学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学气相沉积设备的导气管，其特征在于，包括管径相同的首管(1)、尾管(3)、n根中部连接管(2)和n+1组加强翅片(4)，n为大于等于2的整数，所述首管(1)、所述尾管(3)、所述中部连接管(2)和所述加强翅片(4)均为硅材料，所述首管(1)为L型圆筒状结构，所述尾管(3)和所述中部连接管(2)为直圆筒状结构，各所述中部连接管(2)头尾相连，位于首部所述中部连接管(2)的首端与所述首管(1)连接，位于尾部的所述中部连接管(2)的尾端与所述尾管(3)相连，各个所述首管(1)、所述尾管(3)和所述中部连接管(2)的接合部位对应位置分别设有一组所述加强翅片(4)，所述加强翅片(4)的首尾两端分别位于对应所述接合部位的两侧，所述首管(1)、所述尾管(3)和所述中部连接管(2)的接合部位设有粘接材料，所述加强翅片(4)与所述首管(1)/尾管(3)/中部连接管(2)的贴合部位设有所述粘接材料。2.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备的导气管，其特征在于，所述粘接材料的膨胀系数为2.3~2.7
×
10
‑6/℃。3.根据权利要求1或2所述的化学气相沉积设备的导气管，其特征在于，所述首管(1)的尾端和所述中部连接管(2)的尾端均设有连接凸台(5)，所述中部连接管(2)的首端和所述尾管(3)的首端均设有连接凹槽(6)，所述连接凸台(5)适于插入所述连接凹槽(6)中形成套接。4.根据权利要求1或2所述的化学气相沉积设备的导气管，其特征在于，所述加强翅片(4)呈圆弧状长片结构，所述加强翅片(4)的内径与所述中部连接管(2)的外径相等。5.根据权利要求4所述的化学气相沉积设备的导气管，其特征在于，一组中所述加强翅片(4)的数量为两个，一组中的两个所述加强翅片(4)沿所述中部连接管(2)的轴线对称设置，所述加强翅片(4)的弧度介于π...

【专利技术属性】
技术研发人员：范荣，李士昌，
申请(专利权)人：盛吉盛精密技术宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：