氣體質(zhì)量流量控制器（MFC）在微波等離子體化學(xué)氣相沉積（MPCVD）設(shè)備中扮演著關(guān)鍵角色，其核心功能是實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)氣體流量的高精度控制，從而確保薄膜沉積的質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性。

MPCVD工藝流程中的關(guān)鍵控制需求

?反應(yīng)氣體精準(zhǔn)調(diào)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(jié)晶質(zhì)量46。例如，硅烷流量波動超過閾值會導(dǎo)致晶格缺陷率上升。

?高純度氣體處理?

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

?動態(tài)配氣與快速響應(yīng)?

在等離子體調(diào)制階段，氣體流量需毫秒級動態(tài)調(diào)整（響應(yīng)時間≤700ms），以匹配微波功率變化，維持等離子體穩(wěn)定性。

層流壓差式MFC的技術(shù)優(yōu)勢

?抗污染與抗堵塞設(shè)計?

層流元件采用機(jī)械流道結(jié)構(gòu)，可耐受微量液態(tài)丙酮或硅烷熱解產(chǎn)生的納米顆粒污染，避免熱式MFC因毛細(xì)管堵塞導(dǎo)致的傳感器失效。實(shí)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(shè)計，減少氧氣滲入，防止硅烷與氧氣反應(yīng)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(nèi)置氣體數(shù)據(jù)庫自動切換補(bǔ)償系數(shù)，無需針對單一氣體重復(fù)標(biāo)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(huán)境適應(yīng)性?

內(nèi)置絕壓/溫度傳感器實(shí)現(xiàn)實(shí)時補(bǔ)償，在真空環(huán)境（≤10?3 Pa）或高溫工況（-20~60℃）下仍保持±1% F.S.精度。

典型應(yīng)用方案示例

MFC在MPCVD設(shè)備中的應(yīng)用不僅依賴硬件性能，還需與工藝參數(shù)深度耦合。未來隨著半導(dǎo)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(shù)突破的核心方向。