专利名称：一种薄膜晶体生长装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于晶体生长领域，涉及自气化合物的单晶薄膜生长，特别是一种有关装置构造改进的金属有机化合物气相沉积薄膜晶体生长装置。
有机化合物气相沉积技术(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)，简称MOCVD，也称MOVPE。所谓MOCVD，就是在室温下，将金属有机化合物等源物质用载气输运至反应室内，并在反应室中被加热的衬底上发生反应，从而在衬底上进行化学外延的过程。一般来就，常见的MOCVD设备主要有如下几部分组成(参见文献M.J.Ludowise,“Metalorganic Chemical Vapor Deposition of Ⅲ-Ⅴ Semiconductors”,J.Appl.Phys.58(8)R31-R55)(1)．气体供给部分，包括源、载体、气体流量计、管路、阀门等；(2)．反应室，即生长腔体，包括物质混合、导流管、加热体、衬底等，其加热部分，有电阻丝加热、红外加热、高频感应加热等方式；(3)．尾气处理部分；(4)．控制部分，包括有机源温度控制、衬底温度控制、反应时间控制、源的切换及流量控制；(5)．安全报警部分。
半导体材领域是MOCVD技术最主要的应用领域，在此领域里，MOCVD技术已被广泛应用于Ⅲ-Ⅴ族及Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体及其固溶体的外延薄膜材料的制备。用MOCVD技术制备的半导体材料已经用于制作各种微电子器件和光电器件，并导致了这些器件的巨大发展。MOCVD技术由于其具有独特的优越性，与其他外延技术相比，不但已满足高质量、高纯度、高均匀性、组分和厚度严格控制等各项要求，而且已实现突变异质结、调制掺杂及多层量子阱和超晶格材料的生长，特别是这种技术具有成本低、批量大、操作方便、易于实现自动控制等特点，目前已进入大规模生产阶段。
到目前为止，在一般的MOCVD装置中，只具有一个反应室。当需要进行日常维修、保养以及在两次长晶的间隙期间，整个装置就得停止工作。不但降低了装置的工作效率，而且只能以一种固定的加热方式和一种固定结构的反应腔工作。
本实有新型的目的是提供一种同时具有不同加热方式和不同结构的二个生长腔体的金属有机化合物气相沉积薄膜晶体生长装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的
在金属有机化合物气相沉积薄膜晶体生长装置中，采用一套源气体供给装置，一套尾气处理装置和一套安全报警装置为二个生长腔体工作。其中一个腔体为倒置生长结构，采用高频加热方式；另一个腔体为正置式具有衬底旋转的生长结构，采用平板电阻加热方式。二个反应室生长腔体通过气体分配器进行切换。
本实用新型具有如下有益效果1．低成本高效率地进行各类生长条件实验。
2．采用气体分配器进行切换，管道空间死角小，易于自动控制。
3．利于交替清洁检修。
4．利于提高效率，适应工业生产的需要。
本实用新型生长HgCdTe薄膜MOCVD装置
如下图1是本实用新型薄膜晶体生长装置的方框图。
图2是图1所示薄膜晶体生长装置中气体分配器的气体流程图。图中11为H2气源；12为N2气源；13、14为杂质源；16为Cd有机源；17为Te有机源；15为流量计，图中还示出了尾气处理中裂解炉31的气路关系。
图3是本实用新型生长HgCdTe薄膜MOCVD装置一个正置式生长腔体22的结构示意图。
图4是本实用新型生长HgCdTc薄膜MOCVD装置另一个倒置式生长腔体21的结构示意图。
以下结合附图对本实用新型作详细说明。
参见图1～图4，在本实用新型生长HgCdTe薄膜MOCVD装置中，包括气体分配器1、反应室2(包括晶体生长腔体21和22)、包括裂解炉31的尾气处理部分3、电子控制部分4和安全报警部分5，晶体生长腔体21为倒置式生长结构，汞舟217置于源物质及载气入口下方，由热电偶215监测汞舟温度，另一热电偶214监测石墨基座温度，通过石英支撑213将衬底212与石墨基座211支撑在生长腔体21的顶部，采用高频感应器216加热方式；晶体生长腔体22为正置式生长结构，采用平板电阻丝222加热方式，汞舟221置于源物质载气入口下方，通过热电偶225监测汞舟温度，衬底224置于能带动衬底旋转的石墨基座223上；通过气体分配器1的切换，将金属有机化合物等源物质用载气分别或同时输送到反应室的二个生长腔体21和22中，在被加热的衬底上发生化学反应，化学外延生长HgCdTe晶体薄膜。
采用该实用新型装置，已获得直径达50毫米的HgCdTe/CdTe/GaAs晶片。对HgCdTe/CdTe/GaAs晶膜的电学特性进行Hall测量，P型材料的空穴迁移率200～500厘米2/秒伏，载流子浓度为2～6×1016厘米-3。俄歇谱上明显的Te、Cd峰表明，生长的晶膜确是需要的HgCdTe材料。晶膜的红外透过曲线显示的较高的透过率与清晰的干涉条纹表征较好的成晶质量和生长界面。用本实用新型MOCVD装置生长的HgCdTe外延片已经成功地制备出有良好特性的红外焦平面器件。
权利要求1．一种金属有机化合物气相沉积薄膜晶体生长装置，包括气体供给部份(1)、反应室生长腔体及加热部分、尾气处理部分(3)、电子控制部分(4)和安全报警部分(5)，将金属有机化合物等源物质用载气输运到反应室(2)生长腔体内，在被加热的衬底上发生化学反应，从而在衬底上化学外延生长薄膜晶体，其特征在于所说的反应室(2)包括二个可切换的生长腔体(21)和(22)，其中一个腔体(21)为倒置式生长结构，采用高频加热方式；另一个腔体(22)为正置式具有衬底旋转的生长结构，采用平板电阻丝加热方式；反应室的二个生长腔体(21)和(22)通过气体分配器(1)进行切换。
专利摘要本实用新型提供一种改进的具有二个生长腔体的金属有机化合物气相沉积薄膜晶体生长装置,由气体供给部分、尾气处理部分、电子控制部分、安全报警部分、反应生长腔体及加热部分组成。其特点是:一个腔体为倒置式生长结构,采用高频加热方式;另一个腔体为正置式具有衬底旋转的生长结构,采用平板电阻丝加热方式。反应室二个生长腔体通过气体分配器进行切换。
文档编号C30B25/00GK2313934SQ9723539
公开日1999年4月14日 申请日期1997年8月29日 优先权日1997年8月29日
发明者俞振中, 马可军, 何进, 沈寿珍, 许平 申请人:中国科学院上海技术物理研究所