[發(fā)明專(zhuān)利]樣品生長(zhǎng)裝置、樣品生長(zhǎng)方法及分子束外延系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111053039.6
• 申請(qǐng)日: 2021-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113502535B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊鋼;薛聰;王庶民;董建榮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 材料科學(xué)姑蘇實(shí)驗(yàn)室;埃特曼（蘇州）半導(dǎo)體技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C30B25/12
• 分類(lèi)號(hào): C30B25/12;C30B25/02
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發(fā)明公開(kāi)了一種樣品生長(zhǎng)裝置、樣品生長(zhǎng)方法及分子束外延系統(tǒng)。所述樣品生長(zhǎng)裝置包括真空腔室以及位于真空腔室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)部分和傾斜調(diào)節(jié)部分，旋轉(zhuǎn)部分包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和承載于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的基片，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置于旋轉(zhuǎn)臺(tái)上且驅(qū)動(dòng)基片繞旋轉(zhuǎn)臺(tái)周向公轉(zhuǎn)；傾斜調(diào)節(jié)部分包括傾斜調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及與傾斜調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相連的分子束源爐，傾斜調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在基片公轉(zhuǎn)的過(guò)程中調(diào)整分子束源爐的傾斜角度，使分子束源爐入射的分子束全覆蓋住不同公轉(zhuǎn)位置處的基片。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，成本較低，且裝卸方便，定位精度高，生產(chǎn)多片樣品可通過(guò)單個(gè)分子束源爐調(diào)整角度，進(jìn)行噴射位置的改變，很好地保證噴射的均勻性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分子束外延技術(shù)，具體涉及一種基于分子束外延技術(shù)的樣品生長(zhǎng)裝置及樣品生長(zhǎng)方法。

背景技術(shù)

分子束外延(MBE)是一種在晶體基片上生長(zhǎng)高質(zhì)量的晶體薄膜的技術(shù)。其原理是在一個(gè)超高真空腔室內(nèi)，所需組分的分子束源爐經(jīng)過(guò)加熱而產(chǎn)生蒸氣，經(jīng)小孔準(zhǔn)直后形成的分子束或原子束，按一定的束流強(qiáng)度比例噴射到適當(dāng)溫度的單晶基片上，同時(shí)控制分子束對(duì)襯底進(jìn)行掃描，與表面發(fā)生相互作用，就可使分子或原子按晶體排列一層層外延生長(zhǎng)形成所需的材料。

分子束外延技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體器件行業(yè)，其中用于外延生長(zhǎng)的基片尺寸有2英寸、4英寸、6英寸等。為了提高樣品生長(zhǎng)效率，目前市面上分子束外延設(shè)備多以多片機(jī)為主，即一次可生產(chǎn)多片（比如4片機(jī)每次可同時(shí)生產(chǎn)4片樣品）。同時(shí)生產(chǎn)多片往往需要一個(gè)很大的樣品托，上面并排放置多個(gè)基片，這無(wú)疑會(huì)增加樣品托的尺寸，也意味著樣品生長(zhǎng)室的設(shè)計(jì)尺寸也要相應(yīng)地?cái)U(kuò)大，增加了設(shè)計(jì)成本和難度；由于分子束源爐入射角度的不可調(diào)，同時(shí)生產(chǎn)多片也需要多個(gè)分子束源爐進(jìn)行噴射，很難保證樣品的均勻性，亦增加了布局難度和成本。

如何解決多片樣品生產(chǎn)的設(shè)計(jì)成本高以及均勻性等難題，提供一種性?xún)r(jià)比高的多片樣品生長(zhǎng)裝置，是目前急需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種樣品生長(zhǎng)裝置、樣品生長(zhǎng)方法及分子束外延系統(tǒng)，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

一種樣品生長(zhǎng)裝置，包括：

真空腔室，以及，位于所述真空腔室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)部分和傾斜調(diào)節(jié)部分；

所述旋轉(zhuǎn)部分包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和承載于所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的基片，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上且驅(qū)動(dòng)所述基片繞所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)周向公轉(zhuǎn)，且所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)可自轉(zhuǎn)；

所述傾斜調(diào)節(jié)部分包括傾斜調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及與所述傾斜調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相連的分子束源爐，所述傾斜調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在所述基片公轉(zhuǎn)的過(guò)程中調(diào)整所述分子束源爐的傾斜角度，使所述分子束源爐入射的分子束全覆蓋住不同公轉(zhuǎn)位置處的基片。

在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、連桿、樣品托和加熱部，所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)連桿與所述樣品托相連，所述基片承載于所述樣品托上，所述加熱部設(shè)置于所述樣品托上，對(duì)樣品托上的基片加熱，所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)樣品托帶動(dòng)基片繞旋轉(zhuǎn)臺(tái)的中心軸公轉(zhuǎn)。

在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述傾斜調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括傾斜調(diào)節(jié)平臺(tái)、彈性壓縮件和調(diào)節(jié)組件，所述傾斜調(diào)節(jié)平臺(tái)包括上壓板，所述分子束源爐固定于所述上壓板上，所述彈性壓縮件與上壓板的中部相連，所述調(diào)節(jié)組件與上壓板的其中一端相連，所述調(diào)節(jié)組件通過(guò)對(duì)所述彈性壓縮件壓縮或拉伸，驅(qū)動(dòng)所述上壓板傾斜，傾斜的同時(shí)帶動(dòng)所述分子束源爐傾斜，改變所述分子束源爐的分子束的入射角度及范圍。

在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述上壓板的傾斜角度與所述分子束源爐的傾斜角度相等。

在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述傾斜調(diào)節(jié)平臺(tái)還包括位于上壓板下方的底座，所述調(diào)節(jié)組件包括第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)、移動(dòng)軸和移動(dòng)槽，所述移動(dòng)軸的一端穿過(guò)上壓板與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，另一端伸入到所述移動(dòng)槽內(nèi)，所述移動(dòng)槽形成于所述底座上，所述移動(dòng)軸在所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿所述移動(dòng)槽移動(dòng)，移動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)所述上壓板傾斜。