电子束蒸发装置.pdf

本发明公开了一种电子束蒸发装置，包括铜坩埚，在所述铜坩埚内设有由耐热材料制成的坩埚衬，该坩埚衬与所述铜坩埚之间留有间隙。优选地，所述坩埚衬是由石墨或氮化硼制成。与现有技术相比，本发明的电子束蒸发装置由于在铜坩埚设置了耐热材料制成的坩埚衬，并且在坩埚衬与铜坩埚之间留有间隙，可极大地降低了坩埚衬与铜坩埚之间的导热率，因此可以有效避免坩埚衬的热量通过铜坩埚传导到磁铁和线圈而对电子束的发射产生不良影响；同时由于热传导损失很小，用较小的电子束功率即可以维持较高的蒸发率，而且坩埚衬内的铝源融化均匀，可以有效避免溅铝事故发生。

1.  一种电子束蒸发装置，包括铜坩埚，其特征在于包括：在所述铜坩埚内设有由耐热材料制成的坩埚衬，该坩埚衬与所述铜坩埚之间留有间隙。

2.  根据权利要求1所述的电子束蒸发装置，其特征在于：所述坩埚衬是由石墨或氮化硼制成。

3.  根据权利要求1所述的电子束蒸发装置，其特征在于：所述间隙至少为0.5mm。

4.  根据权利要求3所述的电子束蒸发装置，其特征在于：所述间隙≥3mm。

5.  根据权利要求1～4中任一项所述的电子束蒸发装置，其特征在于：所述铜坩埚和坩埚衬呈上面直径大、下面直径小的回转体形状。

6.  根据权利要求5所述的电子束蒸发装置，其特征在于：所述间隙是通过在坩埚衬底部与铜坩埚之间设置垫片而形成。

7.  根据权利要求5所述的电子束蒸发装置，其特征在于：所述坩埚衬的外径小于所述铜坩埚在同一高度位置的内径，在所述坩埚衬放置于铜坩埚内时二者之间形成所述间隙。

8.  根据权利要求7所述的电子束蒸发装置，其特征在于：在坩埚衬底部一体设置有垫板，该垫板的直径与所述铜坩埚的底部内径相同。

电子束蒸发装置
技术领域
本发明有关一种芯片蒸发镀铝技术，具体而言是涉及一种使用电子束蒸发铝源的电子束蒸发装置。
背景技术
电力半导体器件为了引出电极，通常都是在通过蒸发铝源，在芯片表面形成铝层来实现。
目前蒸发铝源多采用电子束蒸发机进行，采用电子束蒸发机蒸发铝源时，通常我们都是用无氧铜坩埚，即在电子束蒸发机中间放置铜坩埚，在铜坩埚内放入铝源，用电子束照射铝源，铝源通过吸收电子束的能量而迅速升温气化蒸发，并产生大量热。而在电子束蒸发机中，为使电子束集中照射到铝源，需要在坩埚周围设置磁铁和线圈，以控制电子束方向和偏转角度，这些磁铁和线圈在温度过高时，会导致控制作用下降，从而影响电子束的发射。因此，在铜坩埚周围需要设置冷却水管通过冷却水来进行冷却，以避免温度过度升高。但是由于铜坩埚散热效果好，利用冷却水冷却降温的同时又导致铜坩埚中铝源蒸发时只有在电子束扫描到的位置铝层处于融化状态，而其它靠近铜坩埚壁的位置铝源并未融化，所以为了维持40A/S的蒸发率，电子枪的电流必须要加到0.8A才可以达到。同时因为铝源融化的不均匀，电子束扫描到没融好的铝源上面时，容易产生溅铝事故。
发明内容
有鉴于此，本发明一个目的是提供一种电子束蒸发装置，采用该装置蒸发铝源既可以使铝源融化均匀，又不会影响电子束发射，同时又大大降低铝源蒸发的能耗。
为此，本发明采用的技术方案是：
一种电子束蒸发装置，包括铜坩埚，在所述铜坩埚内设有由耐热材料制成的坩埚衬，该坩埚衬与所述铜坩埚之间留有间隙。
优选地，所述坩埚衬是由石墨或氮化硼制成。
优选地，所述间隙至少为0.5mm，较佳地该间隙≥3mm。
优选地，所述铜坩埚和坩埚衬呈上面直径大、下面直径小的回转体形状。
在一个可选择的实施例中，所述间隙是通过在坩埚衬底部与铜坩埚之间设置垫片而形成。
在另一个可选择的实施例中，所述坩埚衬的外径小于所述铜坩埚在同一高度位置的内径，在所述坩埚衬放置于铜坩埚内时二者之间形成所述间隙。
在上述实施例中，可在坩埚衬底部一体设置有垫板，该垫板的直径与所述铜坩埚的底部内径相同。
与现有技术相比，本发明的电子束蒸发装置由于在铜坩埚内设置了耐热材料制成的坩埚衬，并且在坩埚衬与铜坩埚之间留有间隙，在电子束照射装在坩埚衬内的铝源时，铝源吸收能量由于坩埚衬和间隙的存在，可极大地降低了坩埚衬与铜坩埚之间的导热率，而且由于电子束蒸发装置都是在真空状态下工作，间隙又使得坩埚衬与铜坩埚之间处于真空隔热状态，二者之间导热率非常低，因此可以有效避免坩埚衬的热量通过铜坩埚传导到磁铁和线圈而对电子束的发射产生不良影响；同时由于热传导损失很小，用较小的电子束功率即可以维持较高的蒸发率，而且坩埚衬内的铝源融化均匀，可以有效避免溅铝事故发生。
使用坩埚衬后，由于坩埚衬在蒸发过程中起到了在蒸发源和有冷却水通过的铜坩锅之间的“传热屏障”作用，使电子束的能量主要被铝源吸收，极大的提高了蒸发效率。实验表明，本发明的蒸发装置在使用相同功率的电子枪的效率提高了400％，或者在保证相同蒸发速度时，使用的功率仅为通常的25％。
坩埚衬采用石墨和氮化硼为原料，石墨的融点为3600度以上，是极其耐热的材料，可以用于蒸发多数的金属源。而石墨的导热系数随温度上升增长很慢，相对于大多数金属的导热系数随温度上升增长很快，其隔热效果更好。而氮化硼晶体结构与石墨相似，融点约3000℃，化学稳定性很高，耐大多数融融金属、金属氧化物、盐类、冰晶石、玻璃及融渣的侵蚀。而且随温度变化其热导率变化不大。氮化硼的热稳定性很高，可以在1500℃至常温的温度急变条件下使用。因此两种材料制成的坩埚衬耐用性好，使用寿命更长。
本发明的电子束蒸发装置不限于铝源的蒸发，其也可用于其它金属源如铜、银、金、钼、镍等金属的蒸发。
附图说明
图1为本发明电子束蒸发装置的结构示意图。
图2是表示坩埚与坩埚衬之间结构的一个实施例示意图。
图3是表示坩埚与坩埚衬之间结构的另一个实施例示意图。
图4是图3所示实施例的变型。
图5是表示坩埚与坩埚衬之间结构的又一个实施例示意图。
图中
1、铜坩埚      2、坩埚衬
3、电子束出    4、垫片
5、电子束      6、垫板
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
图1为本发明电子束蒸发装置的结构示意图。
如图1所示，本发明的电子束蒸发装置，包括铜坩埚1，电子枪，冷却水管和磁铁、偏转线圈(图未示)等。电子枪用于发射加热铝源的电子束而使铝源蒸发，电子枪设置在蒸发装置内，并通过电子束出口3向坩埚发射电子束5，磁铁、偏转线圈用于控制电子束5的方向和偏转角度，而所述冷却水管则用于磁铁、偏转线圈的降温。
在所述铜坩埚1内设有由耐热材料制成的坩埚衬2，该坩埚衬2与所述铜坩埚1之间留有间隙。
所述坩埚衬可由石墨或氮化硼制成。
所述间隙至少为0.5mm，较佳地该间隙≥3mm。
在本发明中，所述铜坩埚和坩埚衬可选用呈上面直径大、下面直径小的回转体形状，如图2图5所示。
图2是表示坩埚与坩埚衬之间结构的一个实施例示意图。
在图2所示的实施例中，所述间隙是通过在坩埚衬2底部与铜坩埚1之间设置垫片4而形成。该实施例中，坩埚衬2和铜坩埚1的形状都是倒置的圆台形，尺寸也一样，仅是在坩埚衬2底部垫设垫片4形成所需要的间隙。
图3是表示坩埚与坩埚衬之间结构的另一个实施例示意图。
在图3所示的实施例中，坩埚衬2与铜坩埚1形状相同均呈坛形，尺寸比铜坩埚小，即所述坩埚衬2的外径小于所述铜坩埚1在同一高度位置的内径，坩埚衬2直接座在铜坩埚1的底部而在二者之间形成所述间隙。
图4是图3所示实施例的变型，在该实施例中，还可在坩埚衬底部一体设置有垫板6，该垫板6的直径与所述铜坩埚1的底部内径相同。在坩埚衬2放置于铜坩埚1内时，该垫板6除了起到隔离坩埚衬2和铜坩埚1的作用外，还可起到定位作用，保证二者之间的间隙。
图5是表示坩埚与坩埚衬之间结构的又一个实施例示意图。
该实施例与图4所示实施例的区别是，坩埚衬2与铜坩埚1的形状不相同。
本领域技术人员可以理解，本发明的坩埚和坩埚衬并不限于上述的具体形式，可以有诸多变型，如杯形、碗形、盘形等等，只要能够形成容纳蒸发金属源的容器的形状，均可用作本发明坩埚和坩埚衬。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，也可以将上述技术内容进行组合形成其他的技术方案，这些改进和润饰，以及形成的其他技术方案也应视为本发明的保护范围。