专利名称：一种碲镉汞垂直液相外延样品架的制作方法
技术领域：
本专利涉及一种新型的样品架，适用于碲镉汞垂直液相外延生长工艺，能解决外延片背面的残留沾液问题。
背景技术：
碲镉汞是一种带隙可调的半导体材料，通过调节元素镉的组分，能覆盖短波红外到甚长波红外(0. 7 30i!m)非常广的波段。作为一种重要的红外材料，碲镉汞已经被制作成焦平面器件，光泛应用于空间遥感，在气象探测、航空航天应用以及军事侦测领域起着重要的作用。碲镉汞红外探测器是目前最尖端的红外探测器。碲镉汞材料的生长，最成熟的方法是液相外延，能生长出材料参数均匀稳定，性能优越的外延材料。其中能形成大规模批量化生长的就是垂直液相外延技术。样品架的使 用，在垂直液相外延工艺中起着样品夹持的作用。目前，适用于碲镉汞垂直液相外延生长的样品架，一般是简单地将衬底平贴在样品架外围平面上，上下两端用夹具夹紧固定。这种样品架垂直浸入生长母液即可进行外延生长。但是，在实际生长工艺中，由于衬底预处理抛光时，无法保证背面十分平整，同时样品架平面也无法保证加工得十分平整，这样，当衬底背面贴在样品架平面上时，总是存在缝隙，在浸入生长母液时，母液可以钻进缝隙，从而在衬底背面凝固而产生残留沾液。残留沾液对于碲镉汞的液相外延生长工艺主要有三个不利影响(I)由于残留沾液的存在，导致外延片与样品架平面结合紧密，无法取下，如果强行取下会导致外延片裂片，会减小外延片可用面积甚至使整片报废；(2)残留沾液的存在导致无法透射红外光，无法用红外透射光谱对外延片的质量进行表征；(3)残留沾液的去除，需要一套复杂的腐蚀抛光技术，要大量使用人力物力。
发明内容
为了克服碲镉汞垂直液相外延工艺中的外延片背面沾液问题，本专利提供一种新型样品架，该样品架不仅能批量生长外延薄膜材料，还能解决外延片背面沾液问题，提高生
产效率。本专利解决其技术问题所采用的技术方案是设计制作新型的样品架，该样品架因为要应用于碲镉汞半导体材料生长系统，所以全部零部件采用高纯石墨，防止污染生长环境。该样品架主要是三个部分样品架主体、夹具和紧固螺丝。所述的样品架主体I的主体轮廓是长方体，尺寸为36mmX36mmX73mm，在四个36mmX 73mm的侧面上均设计成这样的结构在顶端36mm短边处及两条73mm长边处有三条覆盖压条，顶端覆盖压条是尺寸为40mm X 12mm X 2mm的扁长方体,该压条长方体40mm X 2mm的上端面与样品架顶端上表面是同一平面，接触边的中点是重合的，下端面中间被加工成斜面，该斜面与样品架侧面夹角为45度，长度为32mm ;两侧覆盖压条是对称分布于侧面两侦lJ,尺寸为39mmX6mmX 2mm,上部6mmX 2mm的端面与顶端压条底面连接，并且，39mmX 2mm的外侧面与顶端压条12mmX6mm的外侧面是同一平面，内侧面被加工成斜面，斜面与样品架侧面夹角为45度,长度为39mm ;在样品架侧面底端,距离底端36mm短边Ilmm处的中央，有一个深度为5mm的M4的标准内螺纹孔；所述的夹具2为扁长方体结构，尺寸为14mmX 15mmX 2mm,在14mmX 15mm的面上开有贯穿的长条槽，该槽与15mm长边平行，宽度为4. 4mm,长度为IOmm,其中两端为半径2. 2mm的半圆；在其中一个15mmX2mm的顶面,有两条突起长条,长条尺寸为3mmX 4mmX 2mm,分别位于夹具顶面两侧，其中，3mmX 2mm的长条底面是和夹具顶面重合,4mmX 2mm的长条侧面和14mmX2mm的夹具侧面是同一平面,长条顶面被加工成斜面,斜面与长条相邻3mmX4mm面的夹角为45度；所述的紧固螺丝3的螺纹为M4的外螺纹，螺杆长度6mm，螺帽的直径为05. 6，螺帽厚度为2mm，螺帽顶面中部沿直径方向有宽度为1. 5mm，深度为1mm，长度方向贯穿的槽；四个夹具2分别和样品架主体I的四个侧面紧贴，突出长条的斜面是面向样品架 主体I侧面的，并与侧面夹角成45度，长条槽覆盖于螺纹孔正上方，夹具2底面和样品架主体I底面平行，然后，紧固螺丝3穿过夹具2的长条槽拧进侧面内螺纹孔，构成整个碲镉汞垂直液相外延样品架。采用这样的样品架，在装载好衬底后，矩形衬底底边被夹具2夹紧并紧贴在样品架平面上，无结合缝隙产生，母液难于渗进；其他三条边分别和三边覆盖压条接触，接触的地方是衬底的上表面边缘，而不是下表面边缘，母液与上表面接触，难于渗透进下表面。从而在生长时，母液无法进入衬底背面，于是外延片背面不会有残留沾液存在。本专利的有M效果是，可以在批量生长締铺萊液相外延片的同时，不广生外延片背面残留沾液，大大提闻成品率，提闻生广效率。
下面结合附图和实施例对本专利进一步说明。图1是本专利的样品架结构示意图。图2是该样品架的三维示意图。图3是该样品架夹持衬底的实施例三维示意图。图中1.样品架主体，2.夹具，3.紧固螺丝，4.压条槽，5.夹具槽，6.覆盖压条，7.衬底。
具体实施例方式在图1中，主要有3部分样品架主体1、夹具2和紧固螺丝3。紧固螺丝3把夹具2固定在样品架主体I上。样品架主体I有四个相互垂直的平面，用来平贴衬底7，衬底7用夹具2和紧固螺丝3固定在样品架上。在图2的三维示意图中，可以清楚看到样品架的轮廓构造。样品架有四个相互垂直的平面，用来平贴4片衬底7，一次外延生长可以产出4片外延片，实现批量化生产，从而实现本专利的有益效果。通过夹具2向衬底7底端施加压力夹紧衬底7，紧固螺丝3则固定夹具2。夹具2中间是两头半圆形的长条槽，其相对于紧固螺丝3的位置不是固定的，可以上下移动一定的距离，这样，可以实现不同长度衬底7的夹持，扩宽该样品架的实用范围。
图3是实施例的三维示意图，可以清楚地看到衬底7被夹持在样品架上。使用时，先把紧固螺丝3和夹具2取下，把衬底7平贴在样品架主体I侧面的平面上，并紧紧塞进覆盖压条6内，然后把夹具2和紧固螺丝3就位，这时夹具2的上端突出长条的斜面和样品架主体I的侧面成45度角，长条槽完全覆盖于侧面内螺纹孔正上方，紧固螺丝3穿过夹具2的长条槽，稍微拧紧在内螺纹孔里。然后把夹具2稍微使劲往上压，抵住衬底7，最后把紧固螺丝3拧紧。这样，就完成了衬底7的夹持固定。由于三条覆盖压条6的存在，母液在进入 衬底7背面的过程中被阻挡，无法进入也就无法在背面残留沾液，从而实现本专利的有益效果。衬底7的底边被夹具2压紧，同时另外3条边被覆盖压条6紧紧压住，也就是衬底7能固定在压条槽4和夹具槽5之间，从而能与样品架平面紧紧贴住，也阻止了母液进入衬底7背面残留，实现本专利的有益效果。样品架如图3所示装载好衬底7后，即可进入外延系统进行液相外延生长。
权利要求
1.一种碲镉汞垂直液相外延样品架，它由样品架主体(I)、夹具(2)和紧固螺丝(3)构成，其特征在于所述的样品架主体(I)的主体轮廓是长方体，尺寸为36mmX36mmX73mm,在四个 36mmX 73mm的侧面上均设计成这样的结构在顶端36mm短边处及两条73mm长边处有三条覆盖压条，顶端覆盖压条是尺寸为40mm X 12mm X 2mm的扁长方体,该压条长方体40mm X 2mm 的上端面与样品架顶端上表面是同一平面，接触边的中点是重合的，下端面中间被加工成斜面，该斜面与样品架侧面夹角为45度，长度为32mm ;两侧覆盖压条是对称分布于侧面两侦1J,尺寸为39mmX6mmX 2mm,上部6mmX 2mm的端面与顶端压条底面连接，并且，39mmX 2mm 的外侧面与顶端压条12mmX6mm的外侧面是同一平面，内侧面被加工成斜面，斜面与样品架侧面夹角为45度,长度为39mm ;在样品架侧面底端,距离底端36mm短边Ilmm处的中央， 有一个深度为5mm的M4的标准内螺纹孔；所述的夹具(2)为扁长方体结构,尺寸为14mmX 15mmX 2mm,在14mmX 15mm的面上开有贯穿的长条槽，该槽与15mm长边平行，宽度为4. 4mm,长度为IOmm,其中两端为半径2. 2mm 的半圆；在其中一个15mmX 2mm的顶面，有两条突起长条，长条尺寸为3mmX4mmX 2mm,分别位于夹具顶面两侧，其中，3mmX 2mm的长条底面是和夹具顶面重合,4mmX 2mm的长条侧面和14mmX2mm的夹具侧面是同一平面,长条顶面被加工成斜面,斜面与长条相邻3mmX4mm 面的夹角为45度；所述的紧固螺丝(3)的螺纹为M4的外螺纹，螺杆长度6mm，螺帽的直径为Φ5.6，螺帽厚度为2mm，螺帽顶面中部沿直径方向有宽度为1. 5mm，深度为1mm，长度方向贯穿的槽；四个夹具(2)分别和样品架主体(I)的四个侧面紧贴，突出长条的斜面是面向样品架主体(I)侧面的，并与侧面夹角成45度，长条槽覆盖于螺纹孔正上方，夹具(2)底面和样品架主体(I)底面平行，然后，紧固螺丝(3)穿过夹具(2)的长条槽拧进侧面内螺纹孔，构成整个碲镉汞垂直液相外延样品架。
全文摘要
本发明公开了一种碲镉汞垂直液相外延样品架。它是在样品架平面上，存在顶端和左右两侧三条闭合的覆盖压条，以及底端固定夹具。三条覆盖压条和夹具都有与样品架平面成45度的斜面，与衬底边缘接触。夹具通过紧固螺丝固定在样品架平面上。该样品架适用于碲镉汞垂直液相外延生长，衬底夹持固定时，覆盖压条包覆压紧衬底的上部和左右两侧，能从正面就开始阻止外延时母液渗入到衬底背面，夹具压紧衬底底端，覆盖压条和夹具的共同作用能把衬底紧紧地平贴在样品架平面上，减小衬底背面与样品架平面的间隙，阻止外延生长时母液渗入到衬底背面，从而消除外延片背面残留沾液。
文档编号C30B19/06GK103014844SQ20121050614
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者孙权志, 魏彦锋, 杨建荣, 孙瑞贇, 仇光寅, 陈倩男 申请人:中国科学院上海技术物理研究所