[實(shí)用新型]用于氧化物半導(dǎo)體薄膜生長(zhǎng)的水汽外延裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020559163.0
• 申請(qǐng)日: 2010-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201826011U
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟祥東;曾祥華;陳小兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C16/44
• 分類號(hào): C23C16/44;C23C16/46
• 代理公司: 揚(yáng)州市錦江專利事務(wù)所 32106
• 代理人: 江平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體薄膜生長(zhǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種利用氣態(tài)物質(zhì)在一固體表面生長(zhǎng)金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜的設(shè)備，主要是含外延薄膜成份的氣態(tài)物質(zhì)被輸運(yùn)到加熱的襯底表面，通過(guò)氣體分子擴(kuò)散以及在襯底表面發(fā)生氧化反應(yīng)，生成具有一定晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體薄膜，屬于化學(xué)氣相沉積技術(shù)。

背景技術(shù)

化學(xué)氣相沉積，是利用氣態(tài)物質(zhì)在一固體表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)淀積物的過(guò)程，屬于氣相生長(zhǎng)過(guò)程?；瘜W(xué)氣相沉積所用的反應(yīng)體系能夠形成所需要材料的淀積層或材料層的組合，且其它反應(yīng)產(chǎn)物均為易揮發(fā)物。通過(guò)選擇合適的氣體組成、濃度、流量、襯底溫度、真空度等參數(shù)可制備出不同化學(xué)組成、性質(zhì)各異的單質(zhì)或化合物半導(dǎo)體薄膜。化學(xué)氣相沉積法制備薄膜，成膜速率快，可在形狀復(fù)雜的表面均勻成膜。由于成膜溫度高，膜的殘余應(yīng)力小，沉積中分子的平均自由程大，可制成致密、均勻、平滑、結(jié)晶良好的半導(dǎo)體薄膜。

然而對(duì)于常壓化學(xué)氣相沉積裝置，一般設(shè)備成本較高，管道復(fù)雜，常常要用到諸如等離子增強(qiáng)、電子回旋共振等輔助設(shè)施，并且其氣態(tài)源多為價(jià)格昂貴的高純金屬有機(jī)化合物。一般化學(xué)氣相沉積裝置的反應(yīng)室中，氣態(tài)源噴嘴在上，襯底在下，源材料淀積在襯底上不夠均勻，特別是襯底邊緣與中央部位差異較大。另外，在這種結(jié)構(gòu)的反應(yīng)室環(huán)境中，雜質(zhì)易在襯底上淀積。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種成本低廉，以水汽和金屬蒸汽為源材料的水汽外延裝置。

本實(shí)用新型包括水汽產(chǎn)生系統(tǒng)和立式反應(yīng)室，所述立式反應(yīng)室內(nèi)設(shè)有一個(gè)上加熱器和一個(gè)下加熱器，所述上加熱器和下加熱器布置在一下豎直方向上；所述上加熱器為以石墨為加熱基體的電阻加熱裝置；所述下加熱器為以石英片為加熱基體的電阻加熱裝置；所述水汽產(chǎn)生系統(tǒng)連接在所述立式反應(yīng)室的一側(cè)，與該側(cè)相對(duì)的另一側(cè)設(shè)置廢氣排出孔。

本實(shí)用新型提供的水汽外延裝置，成本低廉，其源和襯底之間有一溫度梯度，在溫度梯度的作用下，水汽和被揮發(fā)的金屬蒸汽在襯底表面發(fā)生氧化反應(yīng)，從而生長(zhǎng)出均勻高質(zhì)量的氧化物半導(dǎo)體薄膜。反應(yīng)室內(nèi)金屬原料在下，襯底在上，可有效避免環(huán)境內(nèi)雜質(zhì)在襯底上的沉積，可生長(zhǎng)出致密均勻的高質(zhì)量氧化物半導(dǎo)體薄膜。

為了方便調(diào)整金屬源與襯底之間的距離，所述下加熱器通過(guò)升降桿連接在立式反應(yīng)室內(nèi)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型設(shè)有一由鼓泡瓶7和閥門8、9、10構(gòu)成的水汽產(chǎn)生系統(tǒng)，還設(shè)有一組立式反應(yīng)室1。

在立式反應(yīng)室1內(nèi)設(shè)有一個(gè)上加熱器2和一個(gè)下加熱器4，上加熱器2固定連接在立式反應(yīng)室1內(nèi)，下加熱器4通過(guò)升降桿6連接在立式反應(yīng)室1內(nèi)，并使上加熱器2和一個(gè)下加熱器4布置在一下豎直方向上。

水汽產(chǎn)生系統(tǒng)通過(guò)管道連接在立式反應(yīng)室1的一側(cè)，與該側(cè)相對(duì)的另一側(cè)設(shè)置廢氣排出孔11。

鼓泡瓶7內(nèi)裝載去離子水，鼓泡用氣體為高純氮?dú)饣驓鍤?，其流量由質(zhì)量流量計(jì)控制。

上加熱器2為電阻加熱裝置，加熱基體為石墨，呈一端開(kāi)口的圓筒狀，電阻絲置于石墨圓筒內(nèi)，由細(xì)石英管絕緣。測(cè)溫?zé)犭娕贾糜谑珗A筒壁內(nèi)。

下加熱器4為電阻加熱裝置，加熱基體為石英片，電阻絲置于石英片下底面，由細(xì)石英管絕緣并與上述石英片連為一體。測(cè)溫?zé)犭娕贾糜谑⑵碌酌妗?/p>

本實(shí)用新型上下兩加熱器2、4所用測(cè)溫?zé)犭娕嫉牟馁|(zhì)均為鎳鉻—鎳鋁，溫度由程序控溫儀控制，加熱控溫區(qū)間為0～900℃，精度為±0.1℃。

本實(shí)用新型所用襯底緊貼上加熱器的石墨圓筒下底面，襯底材質(zhì)可為硅、石英、藍(lán)寶石、金屬片或陶瓷等材料。

本實(shí)用新型所用金屬粉末置于瓷舟內(nèi)，瓷舟置于下加熱器的石英片之上。金屬粉末可為鋅或錫等熔點(diǎn)低易揮發(fā)金屬。

本實(shí)用新型襯底和盛放金屬粉末的瓷舟之間的距離可由升降桿6調(diào)節(jié)，調(diào)控范圍在0～200mm之間。

本實(shí)用新型上下兩加熱器的溫度差控制在20～50℃之間，以利于在源和襯底之間形成一溫度梯度，在溫度梯度的作用下，水汽和被揮發(fā)的金屬蒸汽在襯底表面發(fā)生氧化反應(yīng)。

本實(shí)用新型反應(yīng)室為圓筒狀，材質(zhì)為不銹鋼，反應(yīng)室壁可通水冷卻。反應(yīng)室為常壓，也可以抽真空，真空度控制在10^-3Pa以下。

實(shí)施例1：