[发明专利]一种用于半导体材料液相外延生长的隧穿式石墨舟

说明书

技术领域

本发明涉及生长半导体单晶薄膜的液相外延设备，特别是指一种用于水平液相外延薄膜材料生长的隧穿式石墨舟。

背景技术

目前薄膜材料生长过程中所用的石墨舟可以分为放置母液的液槽滑移和放置衬底的滑块滑移二类。母液滑移的石墨舟通常由底座、底板和滑块构成。底板固定在底座上，底板上开有一和衬底一样大小的孔道，用来放置衬底，滑块上也开有一孔道用于放置母液，通过移动滑块使母液与衬底相接触，在衬底上外延生长一层薄膜材料。母液滑移类型石墨舟的最大优点是结构简单、易于加工，然而由于液槽与底板之间的接触主要依靠液槽的重量，它们之间间隙较大，并且液槽滑移过程中有可能“脱轨”，与底板之间产生更大的间隙，这些固有的缺陷都容易导致薄膜表面出现母液残留。衬底滑移类型石墨舟的最大特征是液槽和底板是一体的，在底板和液槽之间开有与滑块配合的“隧道”，滑块上开有放置衬底的凹槽，依靠滑块进入“隧道”滑移完成薄膜的生长，其最大的优点是液槽与滑块之间结构紧密，生长时液槽不易移动，降低母液残留。然而目前隧穿式石墨舟的滑块采用挖一个凹槽来放置衬底，在加工过程中凹槽的垂直度和底面的平整度难以保证，因而也就直接影响了高质量外延薄膜的生长。(见Method of depositing expitaxial semiconductor layers from the liquid phase[P]，United States Patent，US3753801.1973)。

发明内容

本发明的目的是提供一种加工方便的，可适合不同衬底厚度生长外延薄膜的隧穿式石墨舟。

本发明的石墨舟，包括：开有隧道的舟体、与隧道横截面尺寸配合的滑块、盖板和石墨垫片。隧道的顶面开有数个等间隔的放不同组分母液的母液方孔，滑块中间开有与外延衬底一样大小的衬底方孔，衬底方孔内置有调节衬底与孔道口高度的石墨垫片，衬底放在石墨垫片上。母液方孔边长要小于衬底方孔边长0.05mm，即母液方孔尺寸为X×Y，衬底方孔尺寸为X+0.05mm×Y+0.05mm。隧道的长度小于舟体的长度，隧道所处舟体的位置要保证滑块推入隧道时，滑块的衬底方孔能在隧道外，以舟体的底面作为托底安装石墨垫片和衬底。滑块的长度要保证其在隧道内移动时，使整个石墨舟保持平衡，并且保证数个母液方孔以滑块作为托底注入母液。盖板盖在数个母液方孔上，遮蔽母液方孔。滑块的二端各开有一小孔用以插入手柄推动滑块在隧道内移动。

本发明的优点是：石墨舟的衬底槽改为衬底方孔，以舟体的底面作为安装石墨垫片和衬底的托底，使得石墨舟在加工过程中，孔内的垂直度和底面的平整度得到保证，并且通过石墨垫片可调节衬底的高度，这些特点能有效降低母液的残留，提高单晶薄膜的质量与成品率。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图。

图2为石墨舟体的横截面结构示意图。

图3为滑块的平面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：

石墨舟，包括：开有隧道的舟体1、与隧道横截面尺寸配合的滑块2、盖板3和石墨垫片4。

舟体1采用一段圆柱体的石墨截去上下两段圆弧，从横截面看就象鼓的形状，这种设计主要是为了增加石墨舟的机械强度。舟体1中开有一矩形隧道101，隧道的顶面开有四个等间隔的放不同组分母液7的母液方孔102，这四个母液方孔102加工时要求间距严格相等，误差在-0.05mm内。

滑块2中间开有与外延衬底5一样大小的衬底方孔201，衬底方孔内置有调节衬底与孔道口高度的石墨垫片4，衬底5放在石墨垫片上。母液方孔边长要小于衬底方孔边长0.05mm，即母液方孔尺寸为X×Y，衬底方孔尺寸为X+0.05mm×Y+0.05mm，目的是防止母液从衬底与衬底方孔之间的缝隙中流下去。滑块2的长度要保证衬底方孔能在隧道外，以舟体的底面作为托底安装石墨垫片和衬底，四个母液方孔以滑块作为托底注入母液。并且还要保证其在隧道内移动时，使整个石墨舟保持平衡。盖板3盖在四个母液方孔102上，要遮蔽母液方孔，防止母液挥发。滑块的二端各开有一个孔202，用以插入手柄6推动滑块在隧道内移动。

滑块2的关键尺寸是其横截面的宽度与高度，与隧道的间隙小于0.15mm。