【技术实现步骤摘要】
本专利技术实施例涉及半导体，具体涉及一种大尺寸pn结的制备设备以及控制方法。
技术介绍
1、半导体pn结作为现代集成电路系统的最小构成单元，其地位和重要性不言而喻。然而，目前硅基半导体材料体系在集成电路应用方面的发展已经受到摩尔定律的限制，难以实现器件单元尺寸的进一步缩小。新型的二维半导体材料(如：石墨烯、六方氮化硼和过渡金属二硫属化合物)具有原子层厚度，且载流子迁移率高、机械强度好，有望替代传统硅基半导体材料助力新一代集成的电路发展。因此，如何实现大尺寸、高质量二维材料pn结的制备，是支撑二维半导体材料在集成电路中应用的关键。
2、当前，基于石英管式炉的卧式化学气相沉积系统是生长二维材料生长的主流设备。相较于金属-有机化学气相沉积设备，其设备购买和使用成本相对较低，且基于催化金属衬底能够获得大尺寸、高质量的二维材料。然而，主流设备通常采用从左至右的水平式布局，通常需要逐次生长单一类型掺杂的二维材料，后续结合逐层转移堆叠技术使p型和n型掺杂二维材料结合在一起。这种方法对于制备大尺寸的二维材料pn结，其复杂程度较高，并进一步影响器件端的产出效率。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术实施例提供了一种大尺寸pn结的制备设备，用于解决现有技术中大尺寸制备pn结设备效率较低的技术问题。
2、根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种大尺寸pn结的制备设备，所述大尺寸pn结的制备设备包括反应腔、固定组件、进气组件、排气组件、第一掺杂源放置组件、第二掺杂源放置组件
3、所述反应腔，具有相对设置的进气孔以及出气孔；
4、所述固定组件，可拆卸设置于所述反应腔内，具有相对设置的第一侧以及第二侧，用于固定待加工衬底，所述待加工衬底具有相对设置的第一反应面以及第二反应面；
5、所述进气组件，与所述进气孔固定连接，并用于向所述反应腔内输入反应气体；
6、所述排气组件，与所述出气孔固定连接，并用于排出所述反应腔内的气体；
7、所述第一掺杂源放置组件，设置于所述固定组件的第一侧，用于放置第一掺杂源；
8、所述第二掺杂源放置组件，设置于所述固定组件的第二侧，用于放置第二掺杂源；
9、所述第一激光加热件，基于所述第一掺杂源放置组件与所述固定组件相对设置，并在启动时，对所述第一掺杂源加热以使所述第一掺杂源向所述第一反应面扩散以形成第一类型掺杂；以及，
10、所述第二激光加热件，基于所述第二掺杂源放置组件与所述固定组件相对设置，并在启动时，对所述第二掺杂源加热以使所述第二掺杂源向所述第二反应面扩散以形成第二类型掺杂。
11、在一种可选的方式中，固定后的所述待加工衬底的沿所述进气孔的延伸方向的中心轴线与所述进气孔的轴线重合。
12、在一种可选的方式中，所述进气孔的轴线与所述反应腔的轴线处于同一直线上。
13、在一种可选的方式中，所述第一掺杂源放置组件和/或所述第二掺杂源放置组件包括隔热件以及容器，所述隔热件设置于所述容器以及所述反应腔之间；
14、所述第一掺杂源放置组件的容器，用于放置所述第一掺杂源；
15、所述第二掺杂源放置组件的容器，用于放置所述第二掺杂源。
16、在一种可选的方式中，所述大尺寸pn结的制备设备还包括设于所述反应腔外的中心加热模块，所述中心加热模块环绕固定后的所述待加工衬底的非反应面设置。
17、在一种可选的方式中，所述进气组件包括综合进气通路、第一进气通路、第一过滤器、第一压力表、第一减压阀、第一截止阀、第一流量控制器、第二进气通路、第二过滤器、第二压力表、第二减压阀、第二截止阀、第二流量控制器以及第二进气通路，所述第一进气通路的一端以及所述第二进气通路的一端均连接至所述综合进气通路的一端，所述第一进气通路的另一端连接至第一气体输出端，以获取第一浓度的第一气体；所述综合进气通路的另一端连接至所述进气孔；所述第一过滤器、所述第一压力表、所述第一减压阀、所述第一截止阀以及所述第一流量控制器均设置于所述第一进气通路；所述第二进气通路的另一端连接至第二气体输出端，以获取第二浓度的第二气体；所述第二过滤器、所述第二压力表、所述第二减压阀、所述第二截止阀以及所述第二流量控制器均设置于所述第二进气通路；
18、或，所述混合进气通路的一端连接至所述进气孔，所述混合进气通路的另一端连接至混合气体输出端，以获取第三浓度的混合气体，所述混合过滤器、混合压力表、所述混合减压阀、所述混合截止阀、所述混合流量控制器均设置于所述混合进气通路。
19、在一种可选的方式中，所述排气组件包括出气管、真空检测单元、连接管、阀门以及真空泵，所述出气管的一端固定连接至所述出气孔，所述出气管的另一端与所述连接管的一端连接，所述连接管的另一端连接至所述真空泵，所述真空检测单元设置于所述出气管与所述连接管之间，所述阀门设于所述真空泵与所述出气管之间。
20、根据本专利技术实施例的第二方面，本专利技术还提供了一种大尺寸pn结的制备设备的控制方法，所述大尺寸pn结的制备设备包括反应腔、固定组件、进气组件、排气组件、第一掺杂源放置组件、第二掺杂源放置组件、第一激光加热件以及第二激光加热件，所述大尺寸pn结的制备设备的控制方法基于如上所述大尺寸pn结的制备设备执行，所述大尺寸pn结的制备设备的控制方法包括：
21、步骤s1、获取大尺寸pn结加工需求；
22、步骤s2、根据所述大尺寸pn结加工需求以及所述反应腔规格确定待加工衬底类型、第一掺杂源类型、第二掺杂类型以及预设浓度范围组合的组合气体，并确定反应所需的预设流量组合、预设压力范围以及反应时间；
23、步骤s3、对所述反应腔进行真空处理；
24、步骤s4、按照预设流量组合、预设浓度范围组合的组合气体与所述第一掺杂源类型的第一掺杂源、所述第二掺杂类型的第二掺杂源的需求调节所述大尺寸pn结的制备设备，以使所述待加工衬底与所述第一掺杂源以及所述第二掺杂源进行化学气相反应以获取初级半成品；
25、步骤s5、对所述初级半成品执行湿法转移方案以获取基于第二衬底的pn结。
26、在一种可选的方式中，所述大尺寸pn结的制备设备还包括中心加热模块，所述步骤s4进一步包括：
27、向所述反应腔内输入所述预设流量组合以及所述预设浓度范围组合的混合气体，以将所述反应腔内的压力控制在所述预设压力范围；
28、按照目标掺杂需求放入所述第一掺杂源类型的第一掺杂源以及所述第二掺杂类型的所述第二掺杂源；
29、对所述反应腔进行加热，对所述第一掺杂源以及所述第二掺杂源及进行激光加热，以使所述待加工衬底与所述第一掺杂源以及所述第二掺杂源进行化学气相反应；
30、累计加热时长，直至所述加热时长满足目标加热时长时，停止进气、加热以及激光加热，以获取所述待加工衬底、第一掺杂石墨烯以及第二掺杂石墨烯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大尺寸PN结的制备设备，其特征在于，所述大尺寸PN结的制备设备包括反应腔、固定组件、进气组件、排气组件、第一掺杂源放置组件、第二掺杂源放置组件、第一激光加热件以及第二激光加热件：
2.根据权利要求1所述的大尺寸PN结的制备设备，其特征在于，固定后的所述待加工衬底沿所述进气孔的延伸方向的中心轴线与所述进气孔的轴线重合。
3.根据权利要求1所述的大尺寸PN结的制备设备，其特征在于，所述进气孔的轴线与所述反应腔的轴线处于同一直线上。
4.根据权利要求2所述的大尺寸PN结的制备设备，其特征在于，所述第一掺杂源放置组件和/或所述第二掺杂源放置组件包括隔热件以及容器，所述隔热件设置于所述容器以及所述反应腔之间；
5.根据权利要求1所述的大尺寸PN结的制备设备，其特征在于，所述大尺寸PN结的制备设备还包括设于所述反应腔外的中心加热模块，所述中心加热模块环绕固定后的所述待加工衬底的非反应面设置。
6.根据权利要求1所述的大尺寸PN结的制备设备，其特征在于，所述进气组件包括综合进气通路、第一进气通路、第一过滤器、第一压力表、第一减
7.根据权利要求1-5任一项所述的大尺寸PN结的制备设备，其特征在于，所述排气组件包括出气管、真空检测单元、连接管、阀门以及真空泵，所述出气管的一端固定连接至所述出气孔，所述出气管的另一端与所述连接管的一端连接，所述连接管的另一端连接至所述真空泵，所述真空检测单元设置于所述出气管与所述连接管之间，所述阀门设于所述真空泵与所述出气管之间。
8.一种大尺寸PN结的制备设备的控制方法，其特征在于，所述大尺寸PN结的制备设备包括反应腔、固定组件、进气组件、排气组件、第一掺杂源放置组件、第二掺杂源放置组件、第一激光加热件以及第二激光加热件，所述大尺寸PN结的制备设备的控制方法基于如权利要求1-7任一项所述大尺寸PN结的制备设备执行，所述大尺寸PN结的制备设备的控制方法包括：
9.根据权利要求8所述的大尺寸PN结的制备设备的控制方法，其特征在于，所述大尺寸PN结的制备设备还包括中心加热模块，所述步骤S4进一步包括：
10.根据权利要求8所述的大尺寸PN结的制备设备的控制方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括：
...【技术特征摘要】
1.一种大尺寸pn结的制备设备，其特征在于，所述大尺寸pn结的制备设备包括反应腔、固定组件、进气组件、排气组件、第一掺杂源放置组件、第二掺杂源放置组件、第一激光加热件以及第二激光加热件：
2.根据权利要求1所述的大尺寸pn结的制备设备，其特征在于，固定后的所述待加工衬底沿所述进气孔的延伸方向的中心轴线与所述进气孔的轴线重合。
3.根据权利要求1所述的大尺寸pn结的制备设备，其特征在于，所述进气孔的轴线与所述反应腔的轴线处于同一直线上。
4.根据权利要求2所述的大尺寸pn结的制备设备，其特征在于，所述第一掺杂源放置组件和/或所述第二掺杂源放置组件包括隔热件以及容器，所述隔热件设置于所述容器以及所述反应腔之间；
5.根据权利要求1所述的大尺寸pn结的制备设备，其特征在于，所述大尺寸pn结的制备设备还包括设于所述反应腔外的中心加热模块，所述中心加热模块环绕固定后的所述待加工衬底的非反应面设置。
6.根据权利要求1所述的大尺寸pn结的制备设备，其特征在于，所述进气组件包括综合进气通路、第一进气通路、第一过滤器、第一压力表、第一减压阀、第一截止阀、第一流量控制器、第二进气通路、第二过滤器、第二压力表、第二减压阀、第二截止阀、第二流量控制器以及第二进气通路，所述第一进气通路的一端以及所述第二进气通路的一端均连接至所述综合进气通路的一端，所述第一进气通路的另一端连接至第一气体输出端，以获取第一浓度的第一气体；所述综合进气...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈洋，孙晓娟，黎大兵，贾玉萍，石芝铭，臧行，贲建伟，蒋科，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
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