[發明專利]用于生長半導體薄膜的低溫型襯底加熱臺及其制作方法

在審

• 申請號: 202011145437.6
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112289711A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 李易偉;查鋼強;張文玉;李陽;曹昆
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 華金

本發明公開了一種用于生長半導體薄膜的低溫型襯底加熱臺及其制造方法，該襯底加熱臺的結構包括加熱部分、水冷部分、熱電偶和掩膜板。加熱部分位于加熱臺下部四周，可插紅外燈管，實現對襯底的直接加熱；水冷部分位于加熱臺內部腔體，腔體內部設有三個水路擋板用于實現內部水流的“S”型走位，提高水流的速度，提高對襯底的散熱效率；熱電偶位于加熱臺的中部，其底部與加熱臺底部平齊，可實現對襯底的精確測溫；掩膜板位于加熱臺的下部，與加熱臺是兩個獨立的部件，可通過加熱臺下部的螺紋洞，用螺絲將掩膜板栓在加熱臺上，使襯底背部與加熱臺底部平齊。本發明設計的這款低溫型襯底加熱臺可實現襯底溫度在25℃到300℃的范圍內溫度可調。

技術領域

本發明涉及一種用于生長半導體薄膜的低溫型襯底加熱臺及其制造方法，此襯底加熱臺特別用于碲鋅鎘半導體多晶薄膜材料的近距離升華的生長。

背景技術

近距離升華法是生長半導體薄膜重要的方法之一。我們提出直接在TFT電路基板上低溫生長CZT多晶膜來制作一種大面積的直接式X射線平板探測器。由于目前市面上所售的近距離升華爐的襯底加熱臺(結構如圖所示)無法實現源-襯底之間的大溫差和對襯底的直接降溫，以及在薄膜生長過程中對襯底的低溫要求(25～300℃)，而導致TFT電路板和薄膜的破裂甚至脫落，本發明可以解決這些問題。

發明內容

本發明解決的技術問題是：可以實現對襯底的直接降溫，并且通過調節紅外燈管的功率和外接水冷的溫度，可以將襯底溫度保持在25～300℃。本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種用于近距離升華設備的低溫型襯底加熱臺，通過調節紅外燈管的功率和外接水冷的溫度，此加熱臺可滿足生長不同材料、不同襯底的低溫要求(25～300℃)。

本發明的技術方案是：一種用于生長半導體薄膜的低溫型襯底加熱臺，其特征在于，

所述襯底加熱臺為方體形，頂部中心處設有一凸臺，凸臺沿軸線開有通孔且該通孔貫穿至襯底加熱臺內腔；在凸臺兩側對稱開有通孔分別作為進水口和出水口；

所述襯底加熱臺側面的四個面分別定義為A面、B面、C面和D面，其中A面和C面相對應，B面和D面相對應；四個面上均開有n個通孔且通孔數量相同，n大于等于2，通孔用于放置紅外加熱燈管；A面和C面對應位置開有通孔的軸線重合，B面和D面對應位置開有通孔的軸線重合，A面、C面通孔所在平面與B面、D面通孔所在平面相互平行且不重合；

所述襯底加熱臺底部中心處開有盲孔，四周開有螺紋孔，熱電偶的測溫端插入凸臺上的通孔后與底部中心的盲孔接觸，用于測溫襯底；

所述襯底加熱臺內部為多階狀空腔體，腔體內設有若干擋板，且擋板之間相互平行，與襯底加熱臺底部相互垂直。

本發明進一步的技術方案是：所述進水口用于連接水冷機。

本發明進一步的技術方案是：所述出水口用于連接水冷機。

本發明進一步的技術方案是：所述襯底加熱臺底部開有3mm長的螺紋孔盲孔。

本發明進一步的技術方案是：還包括掩膜板，所述掩膜板四周開有通孔，中心處開有打通的階梯孔凹槽，凹槽階梯孔內放置襯底，使得襯底背部與掩膜板背部齊平；通孔的位置與加熱臺底部螺紋孔的位置相對應，且通過螺紋與加熱臺底部固連。

本發明進一步的技術方案是：所述掩膜板采用石墨、SUS304不銹鋼、鋁或銅材料制成。

本發明進一步的技術方案是：所述擋板(6)數量為大于等于1，若干擋板平行交錯布置，且布置時避開加熱臺底部上開有用于連接熱電偶的盲孔及上方區域。

本發明進一步的技術方案是：所述擋板(6)與加熱臺連接固定時，擋板(6)與加熱臺底部垂直布置，且保證其中一個側邊不與加熱臺內壁固連，從而布置好后在腔體內形成S型腔體，使得冷卻水進入腔體后，在擋板作用下形成S型走位，擴大水冷面積。