[发明专利]样品生长装置、样品生长方法及分子束外延系统

说明书

本发明公开了一种样品生长装置、样品生长方法及分子束外延系统。所述样品生长装置包括真空腔室以及位于真空腔室内的旋转部分和倾斜调节部分，旋转部分包括旋转台、旋转机构和承载于旋转机构上的基片，旋转机构设置于旋转台上且驱动基片绕旋转台周向公转；倾斜调节部分包括倾斜调节机构及与倾斜调节机构相连的分子束源炉，倾斜调节机构在基片公转的过程中调整分子束源炉的倾斜角度，使分子束源炉入射的分子束全覆盖住不同公转位置处的基片。本发明的结构简单紧凑，成本较低，且装卸方便，定位精度高，生产多片样品可通过单个分子束源炉调整角度，进行喷射位置的改变，很好地保证喷射的均匀性。

技术领域

本发明属于分子束外延技术，具体涉及一种基于分子束外延技术的样品生长装置及样品生长方法。

背景技术

分子束外延(MBE)是一种在晶体基片上生长高质量的晶体薄膜的技术。其原理是在一个超高真空腔室内，所需组分的分子束源炉经过加热而产生蒸气，经小孔准直后形成的分子束或原子束，按一定的束流强度比例喷射到适当温度的单晶基片上，同时控制分子束对衬底进行扫描，与表面发生相互作用，就可使分子或原子按晶体排列一层层外延生长形成所需的材料。

分子束外延技术已经广泛地应用于半导体器件行业，其中用于外延生长的基片尺寸有2英寸、4英寸、6英寸等。为了提高样品生长效率，目前市面上分子束外延设备多以多片机为主，即一次可生产多片（比如4片机每次可同时生产4片样品）。同时生产多片往往需要一个很大的样品托，上面并排放置多个基片，这无疑会增加样品托的尺寸，也意味着样品生长室的设计尺寸也要相应地扩大，增加了设计成本和难度；由于分子束源炉入射角度的不可调，同时生产多片也需要多个分子束源炉进行喷射，很难保证样品的均匀性，亦增加了布局难度和成本。

如何解决多片样品生产的设计成本高以及均匀性等难题，提供一种性价比高的多片样品生长装置，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种样品生长装置、样品生长方法及分子束外延系统，从而克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

一种样品生长装置，包括：

真空腔室，以及，位于所述真空腔室内的旋转部分和倾斜调节部分；

所述旋转部分包括旋转台、旋转机构和承载于所述旋转机构上的基片，所述旋转机构设置于所述旋转台上且驱动所述基片绕所述旋转台周向公转，且所述旋转台可自转；

所述倾斜调节部分包括倾斜调节机构及与所述倾斜调节机构相连的分子束源炉，所述倾斜调节机构在所述基片公转的过程中调整所述分子束源炉的倾斜角度，使所述分子束源炉入射的分子束全覆盖住不同公转位置处的基片。

在一优选实施例中，所述旋转机构包括第一驱动电机、连杆、样品托和加热部，所述第一驱动电机通过连杆与所述样品托相连，所述基片承载于所述样品托上，所述加热部设置于所述样品托上，对样品托上的基片加热，所述第一驱动电机通过连杆驱动样品托带动基片绕旋转台的中心轴公转。

在一优选实施例中，所述倾斜调节机构包括倾斜调节平台、弹性压缩件和调节组件，所述倾斜调节平台包括上压板，所述分子束源炉固定于所述上压板上，所述弹性压缩件与上压板的中部相连，所述调节组件与上压板的其中一端相连，所述调节组件通过对所述弹性压缩件压缩或拉伸，驱动所述上压板倾斜，倾斜的同时带动所述分子束源炉倾斜，改变所述分子束源炉的分子束的入射角度及范围。

在一优选实施例中，所述上压板的倾斜角度与所述分子束源炉的倾斜角度相等。

在一优选实施例中，所述倾斜调节平台还包括位于上压板下方的底座，所述调节组件包括第二驱动电机、移动轴和移动槽，所述移动轴的一端穿过上压板与第二驱动电机相连，另一端伸入到所述移动槽内，所述移动槽形成于所述底座上，所述移动轴在所述第二驱动电机的驱动下沿所述移动槽移动，移动的同时带动所述上压板倾斜。