專利名稱：一種用于碲鎘汞液相外延薄膜材料生長的帶有母液清除裝置的石墨舟的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜單晶的外延生長技術(shù)，特別是一種用于碲鎘汞液相外延薄膜材料生長的帶有母液清除裝置的石墨舟。
背景技術(shù)：
目前推舟式碲鎘汞液相外延薄膜材料生長過程中所用的石墨舟是由底座、底板和滑塊構(gòu)成。底板上開有一和襯底一樣大小的孔道，用來放置襯底，滑塊上也開有一孔道用于放置母液，通過移動滑塊或者底板使母液與襯底相接觸，在襯底上外延生長一層薄膜材料。由于碲的表面張力較小，在500℃時約為177dyn/cm，所以以水平方式生長時，母液到處流動，生長結(jié)束后，移去滑塊，盡靠滑塊平面是難以推掉母液的，結(jié)果導(dǎo)致母液與外延層沾連，見圖3。沾連的母液在冷卻時，由于和外延薄膜的熱應(yīng)力不同，會在母液周圍產(chǎn)生大量的位錯，從母液邊緣開始一直可擴展2-3mm。如果襯底的尺寸為20×20mm2，沾連的母液最大可達7×20mm2，占了近三分之一的面積，如果再把周圍的應(yīng)力區(qū)域去掉，實際可用的面積為10×20mm2，只有原來襯底面積的一半，因此母液的沾連大大的降低了液相外延薄膜的有效使用面積。見M GAstles，N Shaw and G Blackmore Semicond Sci Technol Vol 8(1993)S211；Yasumura K，Murakmi T，et al.，J.Cryst.Growth，Vol 117，1992，20。
本發(fā)明的目的是提供一種帶有母液清除裝置的石墨舟，通過清除裝置來除去外延層表面殘留的母液，提高外延薄膜的有效使用面積。
本發(fā)明的帶有母液清除裝置的石墨舟包括底板、滑塊以及固定底板和滑塊的底座，底板放在底座上，滑塊置在底板的上面。底板上開有與外延襯底一樣大小的孔道，孔道內(nèi)置有調(diào)節(jié)襯底與孔道口高度的石英墊片，石英墊片上放置襯底?；瑝K上開有放置母液的孔道，孔道的大小略小于襯底，以離開襯底的周邊0.5mm為宜，在孔道的后面與底板相接觸的滑塊面上開有二個長方形的小槽，小槽的長度方向與滑塊的移動方向相垂直，小槽的截面形狀為前低后高形似一把鏟子，為使小槽收集殘留母液更徹底，小槽的長度應(yīng)大于襯底邊長1-2mm。在外延生長薄膜時，通過移動滑塊或底座使母液覆蓋在襯底上，進行薄膜生長，生長結(jié)束后，小槽是通過滑塊的移動來完成收集外延薄膜生長結(jié)束后殘留在外延薄膜上的母液。
本發(fā)明的最大優(yōu)點是滑塊中增加了形似一把鏟子的小槽，在外延薄膜生長結(jié)束后，通過滑塊的移動和母液的表面張力能有效地除去殘留在外延薄膜上的母液。
本裝置主要是用于碲鎘汞液相外延中殘留母液的清除，當(dāng)然也可用作其他II-VI族或III-V族化合物半導(dǎo)體液相外延中的殘留母液的去除。


圖1為液相外延石墨舟中底板上安放石英墊片和襯底的示意圖；圖2為液相外延石墨舟中滑塊上母液移在襯底上進行外延生長時的示意圖；圖3為生長結(jié)束后母液從襯底上移開有殘留母液的示意圖；圖4為本發(fā)明在滑塊上開有兩條小槽，把襯底上殘余母液刮去的示意圖；圖5為滑塊與底板相接觸的一面開有兩條小槽的平面圖；
圖6為石墨底板上三個間隙的示意圖。
具體實施例方式
如圖4所示，本發(fā)明的帶有母液清除裝置的石墨舟包括底板1、滑塊2以及固定底板和滑塊的底座9，底板放在底座上，滑塊置在底板的上面。
(1)滑塊滑塊上開有一孔道11，作為放置母液用，孔道的尺寸略小于襯底，以離開襯底的周邊0.5mm為宜，如果襯底的尺寸為20×20mm2，則孔道的尺寸為19×19mm2，這樣不至于母液從襯底與底板之間的縫隙中流下去，緊接著孔道后面，與底板相接觸的一面開有兩條長方形的小槽8，小槽的長度方向與滑塊的移動方向相垂直，小槽的長度略大于襯底，即，如果襯底的尺寸為20×20mm2，小槽的長度為22mm，小槽的截面形狀為前低后高形似一把鏟子，前緣高度為1.5mm，后邊高度為2mm，小槽的寬度為4mm-6mm，見圖4，前低后高形似一把鏟子的小槽，滑塊在底板上移動時，象推土機一樣把殘留母液去除。
(2)石墨底板石墨底板上開有放置石英墊片和襯底的孔道10，如圖6所示，石英墊片4放在下面，襯底5放在石英墊片上，石英墊片是作為調(diào)節(jié)襯底離開孔道口高度用，在具體的操作過程中還應(yīng)考慮存在下面幾個間隙，即底板1與底座9之間間隙d，石英墊片4與底板1之間間隙f，石英墊片4與襯底5之間間隙e，通過測量這些間隙都小于5um，而且石英墊片與襯底的不平整度也小于5um，因此考慮到上述因素，放入襯底后，襯底與滑塊的間隙應(yīng)為35um，15um是外延薄膜層6的厚度，留下的20um為上述的間隙與不平整的迭加。如果外延層6生長后沒有間隙，那么表面會給滑塊2擦傷，如果生長后間隙太大，那么表面會留下很多母液。
由于襯底5的厚度在拋光時很難精確控制，一般都有10um的上下浮動，因此要選擇不同厚度的石英墊片4與其相配。石英墊片的厚度級差為20um，再通過襯底裝舟前的腐蝕時間的控制，一般基本上可控制在襯底與滑塊2的間隙為35um。
如果底板1在放入石英墊片4后用厚度儀在四角測量，如圖1所示的a+b的高度，并且把Δ(a+b)的高度控制在小于5um，放入襯底5后其最終的35um的間隙最大也有15um的變化，因此仔細(xì)調(diào)節(jié)各種間隙，盡量減少35um的間隙中的變化，再加上滑塊2中的兩個小槽8的使用可使得外延層6表面既不擦傷，又沒有沾液。
整套操作的實施是先測量襯底5的厚度，再挑選相配的石英墊片4，放入底板1后在四角測量a+b的高度，并把Δ(a+b)的高度控制在5um以內(nèi)，用腐蝕劑控制襯底5的厚度為b，留下的a的高度為外延層6加上20um，在生長結(jié)束后，由于殘留母液具有一定的張力，在滑塊移動時經(jīng)兩小槽8的刮動，外延薄膜層表面既無殘留母液，又沒擦傷薄膜層表面。
本發(fā)明設(shè)計人在襯底為Cd0.96Zn0.04Te，厚度890um，尺寸20×20mm2，采用本裝置后生長出表面如鏡面一樣光亮，無沾液的Hg0.77Cd0.23Te液相外延層，厚度為15um，紅外響應(yīng)波長為8um左右。在尺寸為20×30mm2，厚度為900um，Cd0.96Zn0.04Te襯底上，采用本裝置后生長出無沾液的，表面光亮Hg0.774Cd0.226Te液相外延層，厚度為15um，紅外響應(yīng)波長為10um左右。上述液相外延材料都已成功的制作出256元線列和64×64元面陣紅外焦平面。
權(quán)利要求
1.一種用于碲鎘汞液相外延薄膜材料生長的帶有母液清除裝置的石墨舟，包括底板(1)、滑塊(2)以及固定底板和滑塊的底座(9)，底板放在底座上，滑塊置在底板的上面；A.底板上開有與外延襯底(5)一樣大小的孔道(10)，孔道內(nèi)置有調(diào)節(jié)襯底與孔道口高度的石英墊片(4)，石英墊片上放置襯底(5)；B.滑塊上開有放置母液(3)的孔道(11)，孔道的大小略小于襯底(5)，以離開襯底的周邊0.5mm為宜；其特征在于C.在孔道(11)的后面與底板(1)相接觸的滑塊(2)面上開有二個長方形的小槽(8)，小槽的長度方向與滑塊的移動方向相垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1.一種用于碲鎘汞液相外延薄膜材料生長的帶有母液清除裝置的石墨舟，其特征在于所說的小槽(8)的截面形狀為前低后高形似一把鏟子，小槽的長度略大于襯底，以超出襯底邊兩頭1mm為宜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于碲鎘汞液相外延薄膜材料生長的帶有母液清除裝置的石墨舟,包括:底板、滑塊以及固定底板和滑塊的底座,底板上開有一孔道,孔道內(nèi)置有調(diào)節(jié)襯底與孔道口高度的石英墊片,石英墊片上放置襯底。滑塊上開有放置母液的孔道,它的特征是:在孔道的后面與底板相接觸的滑塊面上開有二個長方形的小槽,小槽的長度方向與滑塊的移動方向相垂直,小槽是通過滑塊的移動來完成收集外延薄膜生長結(jié)束后殘留在薄膜上的母液。采用本裝置可生長出表面如鏡面一樣光亮,無沾液的HgCdTe液相外延層,而且本裝置也適用于II－Ⅵ族或III－V族化合物半導(dǎo)體的液相外延層上殘留母液的去除。
文檔編號C30B25/02GK1360090SQ0113213
公開日2002年7月24日 申請日期2001年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月7日
發(fā)明者陳新強, 楊建榮, 魏彥鋒, 徐琰, 徐慶慶, 何力 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所