[實用新型]氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 96222433.2
• 申請日: 1996-12-11
• 公開（公告）號: CN2294269Y
• 公開（公告）日: 1998-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬可軍;匡定波;何進(jìn);俞振中;沈壽珍;許平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號: C30B25/00
• 分類號: C30B25/00
• 代理公司: 上海華東專利事務(wù)所
• 代理人: 高毓秋

本實用新型屬于晶體生長領(lǐng)域。涉及自氣化合物的單晶薄膜生長，特別一種金屬有機(jī)化合物氣相沉積技術(shù)(MOCVD)生長腔氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置。

金屬有機(jī)化合物氣相沉積技術(shù)是在室溫下將金屬有機(jī)化合物等源物質(zhì)用載氣輸運至反應(yīng)室內(nèi)，并在反應(yīng)室中被加熱的襯底上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而在襯底上進(jìn)行化學(xué)外延的過程。反應(yīng)室，一般也叫生長腔，包括源物質(zhì)混合、導(dǎo)流管、加熱體、襯底等。其加熱部分有電阻爐加熱，紅外加熱和高頻感應(yīng)加熱等方式。襯底一般安置于石墨材料的加熱體上。由于氣流流動與溫場差異在長成的晶體表面易形成不均勻的性能與形貌分布。晶體表面的生長結(jié)構(gòu)也不夠細(xì)膩。因此生長過程中使襯底不斷旋轉(zhuǎn)，是克服上述問題的重要措施。

本實用新型的目的在于提供一種其轉(zhuǎn)速可調(diào)可控的MOCVD生長腔氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置。

本實用新型的目的通過如下技術(shù)方案達(dá)到：

便于用高頻感應(yīng)加熱襯底，旋轉(zhuǎn)裝置用石墨材料加工而成，在呈半圓柱狀的基座上配置氣墊，氣墊和旋片之間用轉(zhuǎn)軸支撐，在旋片上放置襯底。氣墊上設(shè)置噴氣口和渦流狀導(dǎo)氣槽，致旋氣流由基座后面的進(jìn)氣口注入，進(jìn)入氣墊底部后由噴氣口并順導(dǎo)氣槽噴出，渦流狀氣流帶動旋片旋轉(zhuǎn)，然后形成向下運動的氣流，通過基座上的二道氣口排出。

本實用新型附圖說明如下：

圖1為本氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖2為本氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置基座俯視圖。

圖3為本氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置基座左視圖。

圖4為本氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置氣墊剖視圖。

圖5為本氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置氣墊俯視圖。

圖6為本氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置旋片剖視圖。

圖7為本氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置旋片仰視圖。

圖8為本氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置使用狀態(tài)示意圖。

圖9為本氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置在溫度430℃時轉(zhuǎn)速與驅(qū)動氣體流量關(guān)系曲線圖。

圖10為本氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置負(fù)重與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線圖。

圖11為本氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置在一定驅(qū)動氣體流量下溫度與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線圖。

圖12為試用本氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置后生長的碲鎘汞(HgCdTe)晶片上，在不同位置測量的透射光譜曲線圖。

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。

本實用新型氣墊式襯底旋轉(zhuǎn)裝置主要由基座1，氣墊2，轉(zhuǎn)軸3，旋片4及有關(guān)進(jìn)氣口、排氣口組成，整個裝置用石墨材料加工而成。所說的基座接近臥式半圓柱狀，平面向上，其半圓圓度配合生長腔腔壁尺寸，在基座近中間底部開有陰螺紋105，使配置調(diào)節(jié)螺釘5及氣墊2，基座平面一側(cè)與螺釘105同軸，設(shè)置帶臺階106的圓腔104，圓腔104使氣墊2經(jīng)螺紋配旋后埋入，臺階106供擱置旋片4。在基座一端面至圓腔104間分別開通二道基座排氣口102，在排氣口102的下部，由基座端面至螺紋105開通有一道基座進(jìn)氣口101，平面部位的槽103供放置溫度計用。

所說的氣墊2近蘑菇狀，其上面平臺中心置軸套202，近中心對稱布置三個噴氣口201，每一噴氣口與一渦旋狀導(dǎo)氣槽205連通。氣墊下部柱體外側(cè)有螺紋與基座螺紋105配旋。柱體內(nèi)腔203和半圓孔204都與基座進(jìn)氣口101相通。

所說的旋片4是圓片狀，其上圓面具本有突環(huán)形邊緣，供放置襯底。其下圓面設(shè)置有多條射狀氣流槽402，中心部位設(shè)置有軸套401，軸套401與氣墊片上的軸套202間供安裝轉(zhuǎn)軸3，以支撐旋片4的旋軸。

本實用新型能帶動襯底在常壓下自由無振動的快速旋轉(zhuǎn)。向上的泄出旋片4的氣流會影響生長界面的層流分布，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計與制作，其氣流已難以覺察到，確保外延薄膜的均勻性。本實用新型設(shè)計人探討了旋片轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動氣體流量的關(guān)系，負(fù)重與轉(zhuǎn)速的關(guān)系以及溫度對轉(zhuǎn)速的影響，分別在圖9、圖10和圖11中示出。轉(zhuǎn)速與流量之間有著確定的對應(yīng)關(guān)系，其中有一段很好的線性區(qū)域。工藝上通過調(diào)整流量可以方便地的控制轉(zhuǎn)速。經(jīng)試用，所生長的外延層，消除了原來由氣流流動在表面分布形成的形貌，外延薄膜表面的生長結(jié)構(gòu)更為細(xì)膩和平滑。同時，外延膜的組分均勻性有明顯改，請參閱圖12，它是使用本裝置后生長的HgCdTe外延片的不同位置所測量的紅外透過光譜曲線。曲線明顯重疊，表明了組分的均勻一致；透射曲線的陡峭特性，表現(xiàn)了良好的晶體結(jié)構(gòu)與橫縱向的組分均勻性；很高的透過率，表明了外延膜及表面、界面的特性極佳。