[实用新型]一种具有衬套的坩埚

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体发光器件的生产技术领域，特别是涉及真空电子束蒸发设 备的制作技术。

背景技术

随着LED的应用越来越广泛，如何提高LED的发光效率成为关注的焦点。提高LED发 光效率的两个基本出发点是提高其内量子效率和外量子效率。由于工艺和技术的成熟，当 前商业化LED的内量子效率已经接近100%，但外量子效率仅有3～30%。外量子效率大小等于 内量子效率与光的逃逸率之积。影响光的逃逸率低的因素有：晶格缺陷对光的吸收；衬底对 光的吸收；电极对光的遮挡；光在出射过程中，在各个界面由于全反射造成的损失。铟锡氧 化物ITO（In₂O₃:SnO₂=95:5，质量分数）薄膜具有以下优点：在可见光谱区内透过率大于90%； 低的电阻率（小于5×10^-4Ω/cm）。因此，ITO薄膜作为增透膜和电流扩展层在光电子器件中 被广泛的应用。

目前大规模用于工业化生产的ITO设备为真空电子束蒸发设备。该设备的工作原 理是在真空条件下利用电子束进行直接加热ITO靶材，当ITO靶材被加热到蒸发温度时，ITO 靶材离子会脱离靶材表面逸出到腔体环境中，靶材离子通过自身的热运动沉积到晶片表 面，通过成膜过程（依次经散点、岛状结构、迷走结构、层状生长）形成薄膜。在电子束加热装 置中，被加热的物质放置于水冷的坩埚埚体中，可避免蒸发材料与埚体壁发生反应影响薄 膜的质量。因此，电子束蒸发沉积法可以制备高纯薄膜，同时在同一蒸发沉积装置中可以安 置多个坩埚埚体，实现同时或分别蒸发，沉积多种不同的物质。通过电子束蒸发，任何材料 都可以被蒸发。

坩埚又称为结晶器，是真空电弧熔炼的核心部位。金属在这里熔化、过热、精炼和 结晶成锭。在这里进行着大量的热交换，坩埚壁的换热强度能够达到几万至几百万W/m²。

坩埚埚体设计的要点主要集中在以下几点：

（1）埚体要用导热性好导电性也好的且不易被熔化金属粘结的材料制造；

（2）埚体的内表面应该平整光滑，断面形状一致，无严重麻坑，以便于脱锭；

（3）埚体要有足够的刚度和强度，在熔炼情况下，足以支承最大铸锭质量，且受到 电极短路碰撞时不致损害；

（4）埚体壁厚度在强度允许的条件下应尽量薄些；

（5）埚体的结构应当允许坩埚的热膨胀变形；

（6）直径小于150mm的埚体往往带有一定锥度，因为埚体需要脱锭；

（7）埚体要进行充分而适当的冷却；

（8）便于装卸、清理和维修。

在坩埚埚体中使用衬套具有以下作用：

（1）受热、冷却均匀；

（2）方便更换靶材、便于取下清洁；

（3）防止个别金属源与无氧铜坩埚反应；

（4）蒸镀部分高沸点金属（MO）；

（5）残余蒸发源回收方便。

但使用目前常规的具有衬套的坩埚是在坩埚埚体内设置由底座和侧壁组成的衬 套，衬套的底座与埚体底座之间、衬套的侧壁与埚体内表面之间无间隙紧贴。在ITO蒸镀时， 镀率波动较大，远远超出±0.1A/S的要求，影响ITO颗粒的均匀性及ITO镀膜质量，最终影响 发光器件的光电参数。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型目的是提供一种能改善ITO镀膜质量的具有衬套 的坩埚。

本实用新型在埚体内设置由底座和侧壁组成的衬套，其特征在于在衬套的底座的 外表面开设与底座同心的圆柱体凹槽，衬套的侧壁与埚体内表面之间设置间距。

本实用新型通过以上技术改造，减小了衬套与埚体的接触面积，使源团的热量不 容易散失，蒸镀所需的功率降低，镀率的均匀性得到改善，波动减小。最终ITO薄膜的镀膜致 密性更好，质量得到提高，做成LED芯片的电压更低、亮度更高。此方法简单易行，成本低，便 于生产使用。

进一步地，本实用新型所述间距为0.1～10mm。为了使衬套与埚体隔离，上述间距 不得小于0.1mm。同时为了保证衬套的牢固性和安全性，防止衬套在埚体中移位，以及电子 束穿透衬套，上述间距不得超过10mm。