專利名稱：電子束蒸發(fā)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種芯片蒸發(fā)鍍鋁技術(shù)，具體而言是涉及一種使用電子束蒸發(fā)鋁源的
電子束蒸發(fā)裝置。
背景技術(shù)：
電力半導(dǎo)體器件為了引出電極，通常都是在通過(guò)蒸發(fā)鋁源，在芯片表面形成鋁層來(lái)實(shí)現(xiàn)。 目前蒸發(fā)鋁源多采用電子束蒸發(fā)機(jī)進(jìn)行，采用電子束蒸發(fā)機(jī)蒸發(fā)鋁源時(shí)，通常我們都是用無(wú)氧銅坩堝，即在電子束蒸發(fā)機(jī)中間放置銅坩堝，在銅坩堝內(nèi)放入鋁源，用電子束照射鋁源，鋁源通過(guò)吸收電子束的能量而迅速升溫氣化蒸發(fā)，并產(chǎn)生大量熱。而在電子束蒸發(fā)機(jī)中，為使電子束集中照射到鋁源，需要在坩堝周圍設(shè)置磁鐵和線圈，以控制電子束方向和偏轉(zhuǎn)角度，這些磁鐵和線圈在溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致控制作用下降，從而影響電子束的發(fā)射。因此，在銅坩堝周圍需要設(shè)置冷卻水管通過(guò)冷卻水來(lái)進(jìn)行冷卻，以避免溫度過(guò)度升高。但是由于銅坩堝散熱效果好，利用冷卻水冷卻降溫的同時(shí)又導(dǎo)致銅坩堝中鋁源蒸發(fā)時(shí)只有在電子束掃描到的位置鋁層處于融化狀態(tài)，而其它靠近銅坩堝壁的位置鋁源并未融化，所以為了維持40A/S的蒸發(fā)率，電子槍的電流必須要加到0.8A才可以達(dá)到。同時(shí)因?yàn)殇X源融化的不均勻，電子束掃描到?jīng)]融好的鋁源上面時(shí)，容易產(chǎn)生濺鋁事故。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明一個(gè)目的是提供一種電子束蒸發(fā)裝置，采用該裝置蒸發(fā)鋁源既
可以使鋁源融化均勻，又不會(huì)影響電子束發(fā)射，同時(shí)又大大降低鋁源蒸發(fā)的能耗。 為此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 —種電子束蒸發(fā)裝置，包括銅坩堝，在所述銅坩堝內(nèi)設(shè)有由耐熱材料制成的坩堝
襯，該坩堝襯與所述銅坩堝之間留有間隙。 優(yōu)選地，所述坩堝襯是由石墨或氮化硼制成。優(yōu)選地，所述間隙至少為0. 5mm，較佳地該間隙^ 3mm。 優(yōu)選地，所述銅坩堝和坩堝襯呈上面直徑大、下面直徑小的回轉(zhuǎn)體形狀。 在一個(gè)可選擇的實(shí)施例中，所述間隙是通過(guò)在坩堝襯底部與銅坩堝之間設(shè)置墊片
而形成。 在另一個(gè)可選擇的實(shí)施例中，所述坩堝襯的外徑小于所述銅坩堝在同一高度位置的內(nèi)徑，在所述坩堝襯放置于銅坩堝內(nèi)時(shí)二者之間形成所述間隙。 在上述實(shí)施例中，可在坩堝襯底部一體設(shè)置有墊板，該墊板的直徑與所述銅坩堝的底部?jī)?nèi)徑相同。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的電子束蒸發(fā)裝置由于在銅坩堝內(nèi)設(shè)置了耐熱材料制成的坩堝襯，并且在坩堝襯與銅坩堝之間留有間隙，在電子束照射裝在坩堝襯內(nèi)的鋁源時(shí)，鋁源吸收能量由于坩堝襯和間隙的存在，可極大地降低了坩堝襯與銅坩堝之間的導(dǎo)熱率，而且由于電子束蒸發(fā)裝置都是在真空狀態(tài)下工作，間隙又使得坩堝襯與銅坩堝之間處于真空隔熱狀態(tài)，二者之間導(dǎo)熱率非常低，因此可以有效避免坩堝襯的熱量通過(guò)銅坩堝傳導(dǎo)到磁鐵和線圈而對(duì)電子束的發(fā)射產(chǎn)生不良影響；同時(shí)由于熱傳導(dǎo)損失很小，用較小的電子束功率即可以維持較高的蒸發(fā)率，而且坩堝襯內(nèi)的鋁源融化均勻，可以有效避免濺鋁事故發(fā)生。
使用坩堝襯后，由于坩堝襯在蒸發(fā)過(guò)程中起到了在蒸發(fā)源和有冷卻水通過(guò)的銅坩鍋之間的"傳熱屏障"作用，使電子束的能量主要被鋁源吸收，極大的提高了蒸發(fā)效率。實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明的蒸發(fā)裝置在使用相同功率的電子槍的效率提高了 400 % ，或者在保證相同蒸發(fā)速度時(shí)，使用的功率僅為通常的25%。 坩堝襯采用石墨和氮化硼為原料，石墨的融點(diǎn)為3600度以上，是極其耐熱的材料，可以用于蒸發(fā)多數(shù)的金屬源。而石墨的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度上升增長(zhǎng)很慢，相對(duì)于大多數(shù)金屬的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度上升增長(zhǎng)很快，其隔熱效果更好。而氮化硼晶體結(jié)構(gòu)與石墨相似，融點(diǎn)約300(TC，化學(xué)穩(wěn)定性很高，耐大多數(shù)融融金屬、金屬氧化物、鹽類、冰晶石、玻璃及融渣的侵蝕。而且隨溫度變化其熱導(dǎo)率變化不大。氮化硼的熱穩(wěn)定性很高，可以在150(TC至常溫的溫度急變條件下使用。因此兩種材料制成的坩堝襯耐用性好，使用壽命更長(zhǎng)。
本發(fā)明的電子束蒸發(fā)裝置不限于鋁源的蒸發(fā)，其也可用于其它金屬源如銅、銀、金、鉬、鎳等金屬的蒸發(fā)。


圖1為本發(fā)明電子束蒸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是表示坩堝與坩堝襯之間結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例示意圖。 圖3是表示坩堝與坩堝襯之間結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例示意圖。 圖4是圖3所示實(shí)施例的變型。 圖5是表示坩堝與坩堝襯之間結(jié)構(gòu)的又一個(gè)實(shí)施例示意圖。 圖中 1、銅坩堝 2、坩堝襯 3、電子束出 4、墊片 5、電子束 6、墊板
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1為本發(fā)明電子束蒸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖1所示，本發(fā)明的電子束蒸發(fā)裝置，包括銅坩堝1，電子槍，冷卻水管和磁鐵、偏轉(zhuǎn)線圈(圖未示)等。電子槍用于發(fā)射加熱鋁源的電子束而使鋁源蒸發(fā)，電子槍設(shè)置在蒸發(fā)裝置內(nèi)，并通過(guò)電子束出口3向坩堝發(fā)射電子束5，磁鐵、偏轉(zhuǎn)線圈用于控制電子束5的方向和偏轉(zhuǎn)角度，而所述冷卻水管則用于磁鐵、偏轉(zhuǎn)線圈的降溫。 在所述銅坩堝1內(nèi)設(shè)有由耐熱材料制成的坩堝襯2，該坩堝襯2與所述銅坩堝1之間留有間隙。 所述坩堝襯可由石墨或氮化硼制成。所述間隙至少為0. 5mm，較佳地該間隙^ 3mm。
在本發(fā)明中，所述銅坩堝和坩堝襯可選用呈上面直徑大、下面直徑小的回轉(zhuǎn)體形 狀，如圖2圖5所示。 圖2是表示坩堝與坩堝襯之間結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例示意圖。 在圖2所示的實(shí)施例中，所述間隙是通過(guò)在坩堝襯2底部與銅坩堝1之間設(shè)置墊 片4而形成。該實(shí)施例中，坩堝襯2和銅坩堝1的形狀都是倒置的圓臺(tái)形，尺寸也一樣，僅 是在坩堝襯2底部墊設(shè)墊片4形成所需要的間隙。
圖3是表示坩堝與坩堝襯之間結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例示意圖。 在圖3所示的實(shí)施例中，坩堝襯2與銅坩堝1形狀相同均呈壇形，尺寸比銅坩堝 小，即所述坩堝襯2的外徑小于所述銅坩堝1在同一高度位置的內(nèi)徑，坩堝襯2直接座在銅 坩堝1的底部而在二者之間形成所述間隙。 圖4是圖3所示實(shí)施例的變型，在該實(shí)施例中，還可在坩堝襯底部一體設(shè)置有墊板 6，該墊板6的直徑與所述銅坩堝1的底部?jī)?nèi)徑相同。在坩堝襯2放置于銅坩堝1內(nèi)時(shí)，該 墊板6除了起到隔離坩堝襯2和銅坩堝1的作用外，還可起到定位作用，保證二者之間的間 隙。 圖5是表示坩堝與坩堝襯之間結(jié)構(gòu)的又一個(gè)實(shí)施例示意圖。 該實(shí)施例與圖4所示實(shí)施例的區(qū)別是，坩堝襯2與銅坩堝1的形狀不相同。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明的坩堝和坩堝襯并不限于上述的具體形式，可
以有諸多變型，如杯形、碗形、盤(pán)形等等，只要能夠形成容納蒸發(fā)金屬源的容器的形狀，均可
用作本發(fā)明坩堝和坩堝襯。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，也可以將上述技術(shù)內(nèi) 容進(jìn)行組合形成其他的技術(shù)方案，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾，以及形成的其他技術(shù)方案也應(yīng)視為本 發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種電子束蒸發(fā)裝置，包括銅坩堝，其特征在于包括在所述銅坩堝內(nèi)設(shè)有由耐熱材料制成的坩堝襯，該坩堝襯與所述銅坩堝之間留有間隙。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束蒸發(fā)裝置，其特征在于所述坩堝襯是由石墨或氮化硼制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束蒸發(fā)裝置，其特征在于所述間隙至少為0. 5mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子束蒸發(fā)裝置，其特征在于所述間隙^ 3mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的電子束蒸發(fā)裝置，其特征在于所述銅坩堝和坩堝襯呈上面直徑大、下面直徑小的回轉(zhuǎn)體形狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子束蒸發(fā)裝置，其特征在于所述間隙是通過(guò)在坩堝襯底部與銅坩堝之間設(shè)置墊片而形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子束蒸發(fā)裝置，其特征在于所述坩堝襯的外徑小于所述銅坩堝在同一高度位置的內(nèi)徑，在所述坩堝襯放置于銅坩堝內(nèi)時(shí)二者之間形成所述間隙。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子束蒸發(fā)裝置，其特征在于在坩堝襯底部一體設(shè)置有墊板，該墊板的直徑與所述銅坩堝的底部?jī)?nèi)徑相同。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電子束蒸發(fā)裝置，包括銅坩堝，在所述銅坩堝內(nèi)設(shè)有由耐熱材料制成的坩堝襯，該坩堝襯與所述銅坩堝之間留有間隙。優(yōu)選地，所述坩堝襯是由石墨或氮化硼制成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的電子束蒸發(fā)裝置由于在銅坩堝設(shè)置了耐熱材料制成的坩堝襯，并且在坩堝襯與銅坩堝之間留有間隙，可極大地降低了坩堝襯與銅坩堝之間的導(dǎo)熱率，因此可以有效避免坩堝襯的熱量通過(guò)銅坩堝傳導(dǎo)到磁鐵和線圈而對(duì)電子束的發(fā)射產(chǎn)生不良影響；同時(shí)由于熱傳導(dǎo)損失很小，用較小的電子束功率即可以維持較高的蒸發(fā)率，而且坩堝襯內(nèi)的鋁源融化均勻，可以有效避免濺鋁事故發(fā)生。
文檔編號(hào)C23C14/28GK101748369SQ20091024704
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者曹偉宸, 潘昭海, 王政英, 鄒冰艷, 黃建偉 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司