一种束流机械可控带阀门块分子束外延金属元素源炉制造技术

本发明专利技术公开了一种束流机械可控带阀门块分子束外延金属元素源炉，包括坩埚本体以及设置于坩埚本体上部的坩埚盖，所述坩埚盖内设置有可密封坩埚盖的阀门块，所述阀门块顶部通过连杆组件连接控制螺杆；所述坩埚本体外设置绝热封套，所述绝热封套内设置电阻加热丝，所述绝热封套底部通过支架连接于真空法兰，所述真空法兰内设置波纹管，所述连杆组件穿过波纹管后连接控制螺杆；本发明专利技术可以提高外延生长的质量，提高成品率；可以节约金属源；可以缩短外延生长时间；可以减少真空腔体的维护成本。这些优点使得外延生长可以节约大量的成本，提高了效益。效益。效益。

【技术实现步骤摘要】
一种束流机械可控带阀门块分子束外延金属元素源炉


[0001]本专利技术涉及分子束外延设备
，具体是指一种束流机械可控带阀门块分子束外延金属元素源炉。

技术介绍

[0002]分子束外延(MBE)是新发展起来的外延制膜方法，也是一种特殊的真空镀膜工艺。外延是一种制备单晶薄膜的新技术，它是在适当的衬底与合适的条件下，沿衬底材料晶轴方向逐层生长薄膜的方法。该技术的优点是：使用的衬底温度低，膜层生长速率慢，束流强度易于精确控制，膜层组分和掺杂浓度可随源的变化而迅速调整。用这种技术已能制备薄到几十个原子层的单晶薄膜，以及交替生长不同组分、不同掺杂的薄膜而形成的超薄层量子显微结构材料。
[0003]分子束外延技术是目前半导体领域最重要的材料生长设备之一，分子束外延不仅可用来制备现有的大部分半导体器件，而且也可以制备许多新器件，包括其它方法难以实现的，如借助原子尺度膜厚控制而制备的超晶格结构、高电子迁移率晶体管和多量子阱型激光二极管等。用于上述原子尺度的外延生长，对源炉提出了很高的要求。
[0004]目前的分子束外延设备对于非金属源材料如砷和磷等源炉，普遍采用裂解炉，由于非金属源材料在气相和液相下腐蚀性较低，而且不容易粘连，所以该类裂解炉可以通过针孔阀的设计，用于控制源炉的开关以及实现束流大小的精准快速控制。而对于金属源材料如镓、铟、铝等源炉，由于金属材料本身在气相和液相下腐蚀性较高，而且容易粘连，不适合针孔阀设计。传统金属材料源炉如图2所示，在距离坩埚1厘米左右位置放置可以开关的快门，用于控制束流的开和关。由于金属的粘连性，快门不能和坩埚接触。其缺点如下：1、即使快门处于关的位置，但金属蒸汽仍然能够从快门和坩埚之间的空间大量蒸发，造成源材料的浪费。2、从快门和坩埚之间蒸发费金属蒸汽，造成腔体的污染。3、快门只有开和关的位置，不能精确调控束流的大小。实现束流大小的调控只能通过源炉的加热温度，而由于升降温需要很长的时间，所以不能实现束流的瞬时调控。4、坩埚口部如果发生金属蒸汽冷凝，冷凝后的金属液滴会回流至坩埚内部，由于温度差较大，会发生金属液滴的溅射，造成外延薄膜的椭圆缺陷，危害极大。
[0005]如果能够克服金属材料源炉的缺点，可以极大地提升分子束外延技术的性能。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种束流机械可控带阀门块分子束外延金属元素源炉，包括坩埚本体以及设置于坩埚本体上部的坩埚盖，所述坩埚盖内设置有可密封坩埚盖的阀门块，所述阀门块顶部通过连杆组件连接控制螺杆；所述坩埚本体外设置绝热封套，所述绝热封套内设置电阻加热丝，所述绝热封套底部通过支架连接于真空法兰，所述真空法兰内设置波纹管，所述连杆组件穿过波纹管后连接控制螺杆；所述真空法兰包括上部法兰板以及下部法兰块，所述下部法兰块顶部与上部法兰板之间设置波纹
管安装腔，所述波纹管设置于波纹管安装腔内，所述控制螺杆通过螺纹设置于下部法兰块上。
[0007]本专利技术与现有技术相比的优点在于：与现有装置相比，本专利技术具有以下优点：(1)可用阀门实现对源炉的密封以及束流的精确控制。
[0008](2)可以大量节省昂贵的金属源，同时可以避免泄露金属源对腔体的污染。
[0009](3)可以实现束流的瞬时控制，缩短了生长时间。同时可以实现更精细的生长。
[0010](5)阀门可以有效阻挡回流冷凝液体的向外溅射，从而杜绝了外延生长中的椭圆缺陷。
[0011]本专利技术可以提高外延生长的质量，提高成品率；可以节约金属源；可以缩短外延生长时间；可以减少真空腔体的维护成本。这些优点使得外延生长可以节约大量的成本，提高了效益。
附图说明
[0012]图1是本专利技术一种束流机械可控带阀门块分子束外延金属元素源炉的结构示意图。
[0013]图2为传统金属源炉示意图。
具体实施方式
[0014]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0015]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0016]此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0017]在本专利技术实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
[0018]在本专利技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0019]实施例：
[0020]一种束流机械可控带阀门块分子束外延金属元素源炉，包括坩埚本体1以及设置
于坩埚本体1上部的坩埚盖2，坩埚盖2内设置有可密封坩埚盖的阀门块3，阀门块3顶部通过连杆组件4连接控制螺杆5，坩埚设置为上下装配的坩埚盖以及坩埚本体，能够方便阀门块与坩埚盖的安装；坩埚盖2上部设置收紧结构201，阀门块3与收紧结构201形状相适应，使得阀门块3在连杆组件4的带动下上下移动时，能使坩埚盖2收紧结构201处密封或开启；收紧结构可以为锥型或其他便于密封的形状，坩埚与密封块的材料可以为热裂解氮化硼、石墨和Al2O3等，不限于上述材料，可以有效防止金属蒸汽的腐蚀。连杆组件4选择耐热金属材料，如钽或鉬等，不限于这两种材料，其他耐热金属材料也可。
[0021]坩埚本体1外设置绝热封套6，绝热封套6内设置电阻加热丝7，绝热封套6底部通过支架9连接于真空法兰8，真空法兰8内设置波纹管9，连杆组件4穿过波纹管9后连接控制螺杆5；
[0022]支架9用于支撑坩埚的源炉部件，一般采用真空材料如316不锈钢加工，但不限于这种材料；
[0023]绝热封套6用于把坩埚以及加热丝等封装起来，起到保护和隔热的作用，一般为耐热金属材料，如钽或鉬等，不限于这两种材料，其他耐热金属材料也可。
[0024]控制螺杆5用螺纹实现对波纹管的精确移动控制。该螺杆也可以外连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种束流机械可控带阀门块分子束外延金属元素源炉，其特征在于，包括坩埚本体以及设置于坩埚本体上部的坩埚盖，所述坩埚盖内设置有可密封坩埚盖的阀门块，所述阀门块顶部通过连杆组件连接控制螺杆；所述坩埚本体外设置绝热封套，所述绝热封套内设置电阻加热丝，所述绝热封套底部通过支架连接于真空法兰，所述真空法兰内设置波纹管，所述连杆组件穿过波纹管后连接控制螺杆。2.根据权利要求1所述的一种束流机械可控带阀门块分子束外延金属元素源炉，其特征在于，所述真空法兰包括上部法兰板以及下部法兰块，所述下部法兰块顶部与上部法兰板之间设置波纹管安装腔，所述波纹管设置于波纹管安装腔内，所述控制螺杆通过螺纹设置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪海桥，牛智川，丁颖，
申请(专利权)人：南京信光半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：