氣體質量流量控制器在MPCVD設備上的應用詳解

氣體質量流量控制器（MFC）在微波等離子體化學氣相沉積（MPCVD）設備中扮演著關鍵角色，其核心功能是實現對反應氣體流量的高精度控制，從而確保薄膜沉積的質量和工藝穩定性。

MPCVD工藝流程中的關鍵控制需求

?反應氣體精準調控?

需精確控制硅烷（SiH?）、甲烷（CH?）、氫氣（H?）等氣體流量，誤差需≤±1% F.S.，以保障金剛石薄膜的均勻沉積速率和結晶質量46。例如，硅烷流量波動超過閾值會導致晶格缺陷率上升。

?高純度氣體處理?

對氣體純度要求可達6N級（99.9999%），流量控制器需具備耐腐蝕流道（316L不銹鋼）及低內表面吸附特性，避免氣體污染。

?動態配氣與快速響應?

在等離子體調制階段，氣體流量需毫秒級動態調整（響應時間≤700ms），以匹配微波功率變化，維持等離子體穩定性。

層流壓差式MFC的技術優勢

?抗污染與抗堵塞設計?

層流元件采用機械流道結構，可耐受微量液態丙酮或硅烷熱解產生的納米顆粒污染，避免熱式MFC因毛細管堵塞導致的傳感器失效。實際測試顯示，在含5%丙酮霧化氣體的工況下，流量漂移量<0.3% F.S.。

?超低漏率控制?

通過氦檢漏率≤1×10?1? Pa·m3/s的密封設計，減少氧氣滲入，防止硅烷與氧氣反應生成SiO?粉體堵塞管路。

?多氣體兼容性?

支持硅烷、乙炔、氫氣等70+種氣體，通過內置氣體數據庫自動切換補償系數，無需針對單一氣體重復標定。例如，同一控制器可分別處理硅烷（腐蝕性）和氬氣（惰性）的流量控制。

?寬環境適應性?

內置絕壓/溫度傳感器實現實時補償，在真空環境（≤10?3 Pa）或高溫工況（-20~60℃）下仍保持±1% F.S.精度。

典型應用方案示例

MFC在MPCVD設備中的應用不僅依賴硬件性能，還需與工藝參數深度耦合。未來隨著半導體和超硬材料需求的增長，MFC的高精度與智能化將成為技術突破的核心方向。