一种衬底腐蚀夹具的制作方法

文档序号:10490665阅读:449来源:国知局
一种衬底腐蚀夹具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种衬底腐蚀夹具,该夹具包括上夹具、下夹具以及连接部件,在上夹具的中心设置有同轴的上夹具凹陷区域和上夹具顶部开口,上夹具顶部开口的平面尺寸小于衬底的平面尺寸,上夹具凹陷区域用于放置衬底,在上夹具的边缘设置有多个开孔;在下夹具的中心设置有同轴的下夹具凹陷区域和下夹具底部开口,下夹具凹陷区域用于放置衬底,下夹具底部开口带有向内的倾斜角度,在下夹具的边缘设置有螺孔和圆柱杆,圆柱杆与上夹具的开孔相配合,将上夹具和下夹具进行位置对准,连接部件用于穿过开孔与螺孔将上夹具和下夹具连接在一起,借助于本发明的技术方案,可以解决衬底正面朝上腐蚀存在的缺陷。
【专利说明】
一种衬底腐蚀夹具
技术领域
[0001 ]本发明涉及半导体材料外延技术领域,特别涉及一种衬底腐蚀夹具。
【背景技术】
[0002]碲锌镉(CdZnTe,CZT)材料和碲镉汞(HgCdTe,MCT)材料具有一样的闪锌矿晶体结构,通过调整锌组分(CdhZnxTe中X?4%),两者之间能在晶格上实现完全匹配,实现准同质外延,外延生长晶格失配小;其禁带宽度大于红外波段的光子能量,对红外光完全透明,可实现背入射;它与碲镉汞材料化学相容、热膨胀系数相近,使得在碲锌镉衬底上外延生长碲镉汞材料制备的红外探测器的抗热循环能力强。
[0003]正是由于碲锌镉的上述优点,碲锌镉材料在碲镉汞外延刚开始就被选为衬底材料,至今仍是制备高性能碲镉汞红外焦平面探测器不可或缺的衬底材料,特别是对于中长波双色、雪崩性、高温工作型和甚长波等新一代碲镉汞红外焦平面阵列的研究和发展。
[0004]作为碲镉汞外延的衬底材料,其表面状态直接影响碲镉汞外延材料的质量。特别是对于分子束外延技术,碲镉汞外延材料质量对于碲锌镉衬底表面状态极其敏感,在进行碲镉汞材料外延之前需要对碲锌镉衬底表面进行腐蚀,形成干净光滑的新表面,此衬底腐蚀工艺是碲镉汞材料外延工艺中一项关键技术。
[0005]当前衬底腐蚀工艺是衬底正面朝上浸入腐蚀液,以防止在腐蚀过程中破坏衬底正面的表面。所谓衬底正面就是外延材料直接沉积的表面。但是衬底正面朝上腐蚀会存在三个问题:第一,腐蚀液体残留且腐蚀反应产物不能及时扩散至表面之外影响反应速率,使得衬底正面表面腐蚀不均匀及腐蚀速率慢;第二,本衬底运用于分子束外延腔,衬底在腔室中是正面朝下放置,在衬底腐蚀及清洗完成之后,需要利用镊子夹住衬底,然后抬高一定的高度,同时翻转一定角度,用真空吸笔从衬底背面吸住衬底,将正面朝上的衬底转移至正面朝下的衬底固定夹具中,期间存在衬底掉落损坏的风险;第三,由于衬底为矩形衬底,工业化批量生产的只有圆形尺寸固定的样品盒,此种样品盒可保证只是衬底的边缘与样品盒接触,而矩形衬底一般存放在矩形样品盒中,衬底下方垫有无尘纸等物,以防止衬底背面沾污,但所垫物也会释放污染物,比如丝状脱落物,污染衬底,所以存在衬底表面被污染的风险。

【发明内容】

[0006]为了解决衬底正面朝上腐蚀存在的三个问题,本发明提供了一种衬底腐蚀夹具。
[0007]本发明的一种衬底腐蚀夹具,包括上夹具、下夹具以及连接部件,
[0008]在所述上夹具的中心设置有同轴的上夹具凹陷区域和上夹具顶部开口,所述上夹具顶部开口的平面尺寸小于衬底的平面尺寸,防止衬底掉落,所述上夹具凹陷区域用于放置衬底,上夹具凹陷区域的平面尺寸大于衬底的平面尺寸,在所述上夹具的边缘设置有多个开孔;
[0009]在所述下夹具的中心设置有同轴的下夹具凹陷区域和下夹具底部开口,所述下夹具凹陷区域用于放置衬底,下夹具凹陷区域的平面尺寸与上夹具凹陷区域的平面尺寸相配合,且上夹具凹陷区域与下夹具凹陷区域的高度之和大于等于衬底的厚度;所述下夹具底部开口带有向内的倾斜角度,下夹具底部开口上端的平面尺寸小于或等于下夹具凹陷区域的平面尺寸,下夹具底部开口下端的平面尺寸小于衬底的平面尺寸,在所述下夹具的边缘设置有螺孔和圆柱杆,所述圆柱杆与上夹具的开孔相配合,用于将上夹具和下夹具进行位置对准,所述螺孔与连接部件相配合;
[0010]所述连接部件用于穿过上夹具的开孔与下夹具的螺孔,从而将上夹具和下夹具连接在一起。
[0011]本发明的有益效果如下:
[0012]通过提供一种衬底腐蚀夹具,解决了现有技术中衬底正面朝上腐蚀存在的三个问题,利用此种夹具衬底正面朝下腐蚀,使得衬底正面表面腐蚀均匀且加快腐蚀速率;同时可以实现转移时衬底正面朝下,直接用真空吸笔完成衬底转移,同时也可以将此腐蚀夹具作为储存夹具,衬底放入该储存夹具,再放入大的矩形样品盒,可减少衬底被污染的可能性。
【附图说明】
[0013]图1为本发明一种衬底腐蚀夹具的上夹具的结构示意图;
[0014]图2为本发明一种衬底腐蚀夹具的下夹具的结构示意图;
[0015]图3为本发明一种衬底腐蚀夹具的连接部件的结构示意图;
[0016]图4为本发明一种衬底腐蚀夹具的装配示意图;
[0017]其中,开孔1、上夹具顶部开口2、上夹具凹陷区域3、通槽4、螺孔5、下夹具凹陷区域6、下夹具底部开口 7、圆柱杆8、上夹具9、下夹具10、连接部件11、衬底背面12、圆柱体杆13、螺纹杆14、下夹具底部开口上端15、下夹具底部开口下端16。
【具体实施方式】
[0018]为了解决现有技术底正面朝上腐蚀存在的三个问题,本发明提供了一种衬底腐蚀夹具,以下结合附图以及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不限定本发明。
[0019]根据本发明的实施例,提供了一种衬底腐蚀夹具,图4为本发明一种衬底腐蚀夹具的装配示意图,如图4所示,根据本发明实施例的衬底腐蚀夹具,包括上夹具9、下夹具10以及连接部件11,下面分别对各部件做详细说明:
[0020]图1为本发明一种衬底腐蚀夹具的上夹具的结构示意图,在所述上夹具9的中心设置有同轴的上夹具凹陷区域3和上夹具顶部开口 2,所述上夹具顶部开口 2的平面尺寸小于衬底的平面尺寸,防止衬底掉落,所述上夹具凹陷区域3用于放置衬底,上夹具凹陷区域3的平面尺寸大于衬底的平面尺寸,在所述上夹具9的边缘设置有多个开孔1,具体的,在所述上夹具9的边缘设置有4个开孔I。优选地,上夹具凹陷区域3的平面尺寸稍大于衬底的平面尺寸。
[0021]具体的,所述上夹具凹陷区域3和上夹具顶部开口2的高度之和为上夹具的高度。在图4中,所述上夹具凹陷区域3位于上夹具顶部开口 2的下端(为了更加清楚的表达上夹具的结构,在图1中,将上夹具顶部开口2放在了下方,所以在图1中,所述上夹具凹陷区域3位于上夹具顶部开口 2的上端)。
[0022]作为优选的实施方式,在图1中所述上夹具9的边缘设置有通槽4,用于使夹取衬底的工具(例如镊子)通过通槽4将衬底放入上夹具凹陷区域3中,具体的,通槽4的数量为4个。
[0023]更加优选地,所述通槽4的高度小于等于上夹具凹陷区域3的高度,所述通槽4的宽度大于夹取衬底的工具的宽度。
[0024]图2为本发明一种衬底腐蚀夹具的下夹具的结构示意图,在所述下夹具10的中心设置有同轴的下夹具凹陷区域6和下夹具底部开口 7,所述下夹具凹陷区域6用于放置衬底,下夹具凹陷区域6的平面尺寸与上夹具凹陷区域3的平面尺寸相配合,且上夹具凹陷区域3与下夹具凹陷区域6的高度之和大于等于衬底的厚度;所述下夹具底部开口 7带有向内的倾斜角度,下夹具底部开口上端15的平面尺寸小于或等于下夹具凹陷区域6的平面尺寸,下夹具底部开口下端16的平面尺寸小于衬底的平面尺寸,在所述下夹具10的边缘设置有螺孔5和圆柱杆8,所述圆柱杆8与上夹具9的开孔I相配合,用于将上夹具9和下夹具10进行位置对准,所述螺孔5与连接部件11相配合。
[0025]具体的,所述下夹具凹陷区域6和下夹具底部开口7的高度之和为下夹具的高度。所述下夹具凹陷区域6在下夹具底部开口 7的下端。
[0026]所述下夹具底部开口7带有向内的倾斜角度,具体为,下夹具底部开口上端15的平面尺寸小于或等于下夹具凹陷区域6的平面尺寸,下夹具底部开口下端16的平面尺寸小于衬底的平面尺寸。下夹具底部开口 7的倾斜角度使得衬底正面与夹具的接触面积尽可能的小,并且保证衬底不会掉落,下夹具底部开口 7下端的平面尺寸在小于衬底的平面尺寸的情况下尽可能的大,使得腐蚀液体尽可能顺畅的流经衬底表面。
[0027]具体的,螺孔5和圆柱杆8的数量均为2个,呈对角线分布。
[0028]作为优选的实施方式,所述上夹具凹陷区域3和下夹具凹陷区域6的高度均大于衬底厚度的一半。
[0029]所述连接部件11用于穿过上夹具9的开孔I与下夹具10的螺孔5,从而将上夹具9和下夹具10连接在一起。
[0030]具体的,图3为本发明一种衬底腐蚀夹具的连接部件(螺纹杆)的结构示意图,所述连接部件11包括上端的圆柱体杆和下端螺纹杆,所述螺纹杆用于穿过上夹具9的开孔I与下夹具10的螺孔5,从而将上夹9和下夹具10连接在一起;所述圆柱体杆,作为所述衬底腐蚀夹具的把手,可使整个衬底腐蚀夹具在腐蚀液中上下左右移动,使得腐蚀更加均匀,腐蚀速率更快。
[0031 ]具体的,所述上夹具9、下夹具10、上夹具凹陷区域3、上夹具顶部开口 2、下夹具凹陷区域6、下夹具底部开口 7均为矩形。
[0032]具体的,所述上夹具9、下夹具10、和连接部件11的材质均为聚四氟乙烯。采用聚四氟乙烯作为加工材料,上夹具9、下夹具10及连接部件11(螺纹杆)在具有较高物理稳定性和耐腐蚀等化学稳定性的同时,还具有较好的机械强度和可塑性。
[0033]为了便于理解,以下结合本发明的衬底腐蚀夹具的使用例,对本发明的衬底腐蚀夹具进行说明。
[0034]在本使用例中,以碲锌镉材料为衬底,形状为矩形,上夹具、下夹具及螺纹杆均采用聚四氟乙烯作为加工材料。
[0035]将通过标准清洗后的上夹具、下夹具及螺纹杆浸泡在MOS-1I级甲醇中,使用时从甲醇中取出,在超净环境下晾干或者使用氮气枪吹干。
[0036]将上夹具顶部开口朝下,上夹具凹陷区域朝上放置(如图1所示),使用聚四氟乙烯材料加工的方头镊子将碲锌镉衬底从样品盒中夹取出来放入上夹具的上夹具凹陷区域中,此时衬底正面朝上。镊子夹取衬底的中部,保证镊子的方头通过上夹具的通槽位置,若此腐蚀夹具作为存放之用,可将放入衬底的上夹具一同放置于样品盒中。
[0037]衬底进行腐蚀时,将下夹具倒扣在上夹具的上方,下夹具的凸起圆柱杆对应进入上夹具的开孔。上夹具凹陷区域和下夹具凹陷区域的高度都略大于衬底厚度的一半,两夹具倒扣在一起正好使得衬底镶嵌于上夹具和下夹具之间。
[0038]确认上夹具和下夹具贴合紧密以及位置对准之后,将两夹具翻转180°,此时衬底腐蚀夹具的装配示意图如图4所示,上夹具位于上方,下夹具位于下方,衬底背面(图4中的12)朝上,将两个螺纹杆通过上夹具的开孔进入下夹具的螺孔,拧紧螺纹杆,确保两夹具块牢固接触。
[0039]配置好腐蚀液之后,将此衬底腐蚀夹具浸入腐蚀液之中,此时衬底正面朝下。手持螺纹杆的上方可使整个腐蚀夹具在腐蚀液中上下左右移动,使得腐蚀更加均匀,腐蚀速率更快。
[0040]腐蚀完成之后,将衬底腐蚀夹具移出腐蚀液,在反复多次浸入甲醇中,清洗衬底达到清除腐蚀液的目的。之后在超净环境下晾干或者使用氮气枪吹干衬底。
[0041]将螺纹杆旋出,取下上夹具,此时衬底背面朝上,可通过真空吸笔吸住衬底背面将衬底方面地转移进入钼托中,以在预定的条件下进行材料外延生长。
[0042]利用此夹具,衬底正面朝下腐蚀,使得衬底正面表面腐蚀均匀且加快腐蚀速率;同时利用此夹具可排除衬底在转移过程中损坏的风险,操作简单安全;也可以将此腐蚀夹具作为储存夹具,衬底放入该储存夹具,再放入大的矩形样品盒,可减少衬底被污染的可能性。
[0043]显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
【主权项】
1.一种衬底腐蚀夹具,其特征在于,包括上夹具、下夹具以及连接部件, 在所述上夹具的中心设置有同轴的上夹具凹陷区域和上夹具顶部开口,所述上夹具顶部开口的平面尺寸小于衬底的平面尺寸,防止衬底掉落,所述上夹具凹陷区域用于放置衬底,上夹具凹陷区域的平面尺寸大于衬底的平面尺寸,在所述上夹具的边缘设置有多个开孔; 在所述下夹具的中心设置有同轴的下夹具凹陷区域和下夹具底部开口,所述下夹具凹陷区域用于放置衬底,下夹具凹陷区域的平面尺寸与上夹具凹陷区域的平面尺寸相配合,且上夹具凹陷区域与下夹具凹陷区域的高度之和大于等于衬底的厚度;所述下夹具底部开口带有向内的倾斜角度,下夹具底部开口上端的平面尺寸小于或等于下夹具凹陷区域的平面尺寸,下夹具底部开口下端的平面尺寸小于衬底的平面尺寸,在所述下夹具的边缘设置有螺孔和圆柱杆,所述圆柱杆与上夹具的开孔相配合,用于将上夹具和下夹具进行位置对准,所述螺孔与连接部件相配合; 所述连接部件用于穿过上夹具的开孔与下夹具的螺孔,从而将上夹具和下夹具连接在一起。2.如权利要求1所述的衬底腐蚀夹具,其特征在于,所述上夹具的边缘设置有通槽,用于使夹取衬底的工具通过通槽将衬底放入上夹具凹陷区域中。3.如权利要求2所述的衬底腐蚀夹具,其特征在于,所述通槽的高度小于等于上夹具凹陷区域的高度,所述通槽的宽度大于夹取衬底的工具的宽度。4.如权利要求1所述的衬底腐蚀夹具,其特征在于,所述连接部件包括上端的圆柱体杆和下端螺纹杆,所述螺纹杆用于穿过上夹具的开孔与下夹具的螺孔,从而将上夹具和下夹具连接在一起;所述圆柱体杆,作为所述衬底腐蚀夹具的把手。5.如权利要求1所述的衬底腐蚀夹具,其特征在于,所述上夹具、下夹具、上夹具凹陷区域、上夹具顶部开口、下夹具凹陷区域、下夹具底部开口上端、下夹具底部开口上端均为矩形。6.如权利要求1所述的衬底腐蚀夹具,其特征在于,所述上夹具凹陷区域和下夹具凹陷区域的高度均大于衬底厚度的一半。7.如权利要求1所述的衬底腐蚀夹具,其特征在于,所述上夹具、下夹具、和连接部件的材质均为聚四氟乙烯。
【文档编号】H01L21/687GK105845607SQ201610238267
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】吴亮亮, 王经纬, 王丛, 高达, 刘铭
【申请人】中国电子科技集团公司第十研究所, 中国电子科技集团公司第十一研究所
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