專利名稱：一種防止母液大面積殘留的液相外延石墨舟的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體單晶薄膜液相外延生長技術，具體指一種防止母液大面 積殘留的液相外延石墨舟，它適用于在生長剛結束的高溫下殘留母液仍呈液態(tài) 的液相外延生長體系。
背景技術：
在目前水平滑動舟液相外延生長中，用的石墨舟一般有底座、底板、滑塊 組成。石墨舟在尺寸和結構設計上已有所改進，(見新型水平滑動石墨舟[P]，
專利號CN88201086A)。但是對于母液在生長溫度下，流動性強的生長體系， 液相外延過程中會遇到大面積母液殘留在薄膜上的情況，降低了外延的薄膜成 品率。例如，在富碲溶液液相外延生長碲鎘汞時，經常有碲的殘留。在冷卻取 出襯底后，無法清除殘液而不破壞薄膜，(見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[P]，專利號CN1360090A)。在以富銦溶 液550攝氏度下，水平滑動舟法液相外延生長銦砷銻時，生長的薄膜上經常有 銦殘液殘留。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種防止母液大面積殘留的液相外延石墨舟，解決外 延薄膜生長過程中發(fā)生的大面積母液殘留的技術問題。
本發(fā)明一種防止母液大面積殘留的石墨舟結構如附圖1所示，它包括底板 1、滑塊2、可翻轉襯底托板3、控制栓4、轉動軸5、底座6。底板l上開有殘 留母液收集槽101，和安裝轉動軸5的圓孔102，安裝控制栓4的方孔103，控制滑塊2方向的卡槽104，安裝可翻轉襯底托板3的孔105。滑塊2上開有一 個用于放置薄膜生長母液的母液槽201，滑塊2嵌在底板1上面的卡槽104內， 可以左右自由滑動。如圖6所示，可翻轉襯底托板3兩端呈楔形，截面是平行 四邊形，上有放置襯底的襯底槽301，和一個安裝轉動軸5的圓孔302，如圖4 所示，安裝轉動軸5穿過可翻轉襯底托板3上圓孔302和底板1上的圓孔102， 將可翻轉襯底托板3安裝在底板1上的孔105中，可翻轉襯底托板3可以繞轉 動軸5轉動?？刂扑?插在底板1上的方孔103中，在孔中可以左右滑動。底 板1放在底座6的卡槽601中。如圖3所示，底板1上開有放置可翻轉襯底托 板3的孔105的形狀，正好和可翻轉襯底托板3形狀相吻合。生長前，石墨舟 各部件的相對位置如圖1所示，控制栓4插到最右端，托住可翻轉襯底托板3， 可翻轉襯底托板3與底板上的孔105正好吻合。生長時，石墨舟的各部件的相 對位置如圖2所示?；瑝K推到圖2位置，母液槽201和襯底槽301上下對正。 石墨舟在薄膜生長結束后，滑塊2推到如圖3所示位置，帶動控制栓4移動， 使可翻轉襯底托板3翻轉，從而襯底傾斜。在高溫下，殘留母液成液態(tài)，受重 力作用流入殘留母液收集槽中101，與生長薄膜分離。
本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明不但能夠實現(xiàn)傳統(tǒng)的水平式液相外延生長半導 體單晶薄膜，而且能夠通過滑塊滑動，帶動控制栓的移動，從而使可翻轉襯底 托板的傾斜，在高溫時，襯底上的殘留母液呈液態(tài)的情況下，殘留母液受重力 作用流入殘留母液收集槽，減少了薄膜表面母液殘留，增大了薄膜的可用面積。


圖l為生長前石墨舟的剖面結構示意圖。 圖2為生長時石墨舟的剖面結構示意圖。 圖3為生長后石墨舟的剖面結構示意圖。圖4為石墨舟結構的俯視示意圖。
圖5為石墨舟剖面結構局部放大示意圖。 圖6為可翻轉襯底托板截面示意圖。 圖7為石墨舟底板俯視示意圖。 圖8為石墨舟底座的俯視圖。
圖中l(wèi)一底板，101—殘留母液收集槽，102—底板上放置轉軸的圓孔， 103—放置控制栓的方孔，104—控制滑塊方向的卡槽，105—安裝可翻轉襯底 板的孔，2—滑塊，201—母液槽，3—可翻轉襯底托板，301—襯底槽，302— 可翻轉襯底托板上放置轉軸的圓孔，4一控制栓，5—轉動軸，6—底座，601— 放置底板的卡槽。
具體實施例方式
下面結合附圖，對本發(fā)明進一步具體說明
本發(fā)明一種防止母液大面積殘留的石墨舟剖面結構如圖1所示，它包括底
板1、滑塊2、可翻轉襯底托板3、控制栓4、轉動軸5、底座6。底板1上開 有殘留母液收集槽IOI，和安裝轉動軸5的圓孔102，安裝控制栓4的方孔103， 控制滑塊2方向的卡槽104，和安裝可翻轉襯底板3的孔105?；瑝K2上開有 一個用于放置薄膜生長母液的母液槽201?；瑝K2放在底板1上面的卡槽內104， 可以左右自由滑動。如圖6所示，可翻轉襯底托板3上，有放置襯底的襯底槽 301，和一個安裝轉動軸5的圓孔302?？刂扑?通過方孔103安裝在底板1 上，可以左右滑動。如圖4所示，通過轉動軸5，插入圓孔102和302把可翻 轉襯底托板3安裝在底板1上。如圖1所示，底板1放在底座6的卡槽601中。 如圖6所示，可翻轉襯底托板3兩端呈楔形，截面是平行四邊形。如圖3所示， 底板1上開有安裝可翻轉襯底托板3孔105的形狀，正好和可翻轉襯底托板3吻合。如圖2所示，當控制栓4沒有抽出時，可翻轉襯底托板3與底板1上的 孔105正好吻合，表面平整，縫隙閉合。 本發(fā)明的關鍵尺寸要求
(1) 底板1上安裝翻轉襯底板的孔105的截面形狀如圖3與可翻轉襯底托 板3截面形狀相吻合。兩端成楔形，角度為45度，如圖5所示。
(2) 滑塊2上的母液槽201為正方形，如圖4所示，邊長為a,要略小于正 方形襯底槽301的邊長b，小于0.5-1毫米為宜。
(3) 可翻轉襯底托板3，如圖6所示，兩端呈楔形，截面成平行四邊形。 兩端的角度為45度。
(4) 控制栓4右端成楔形，角度為30度為宜。左端的高度與滑塊2上表 面相平，如圖3所示。
(5) 轉動軸5為圓柱形。如圖4所示，轉動軸5恰好穿過底板1上圓孔102 和可翻轉襯底托板3上圓孔302，把底板1和可翻轉襯底托板3組合在一起， 并使可翻轉襯底托板可以自由轉動。
(6) 底座6的寬度和底板1的寬度相等。底板1恰好放在底座1上的卡槽 601內，不左右移動。
以平衡冷卻法為例，本發(fā)明的一般使用步驟為
(1) 將原料放進滑塊2的母液槽201中，將襯底放在襯底槽301中，并把 整個石墨舟放進石英管，其部件相對位置如圖l所示。抽真空后，通 入氫氣，開始加熱升溫。到達一定溫度， 一般高于生長溫度Tg 50攝 氏度時，保溫一定時間使溶液均勻一致。
(2) 按一定速率n°C/min降溫，當?shù)竭_生長溫度Tg時，把滑塊2推到如 圖2所示位置，母液槽201和襯底槽301對正。母液與襯底充分接觸，單晶薄膜開始生長。
(3)單晶薄膜生長結束后，滑塊2推到如圖3所示位置，這時控制栓4， 被滑塊推到如圖3位置。可翻轉襯底托板3傾斜到圖3所示位置。薄 膜表面殘液流到殘液收集槽101，與生長薄膜分離。整個生長過程結 束。
權利要求
1.一種防止母液大面積殘留的液相外延石墨舟，它包括底板(1)、滑塊(2)、可翻轉襯底托板(3)、控制栓(4)、轉動軸(5)、底座(6)，其特征在于底板(1)嵌置在底座(6)上的卡槽(601)中，底板(1)上開有殘留母液收集槽(101)，和安裝轉動軸(5)的圓孔(102)，安裝控制栓(4)的方孔(103)，控制滑塊(2)方向的卡槽(104)，安裝可翻轉襯底托板(3)的孔(105)；滑塊(2)上開有一個用于放置薄膜生長母液的母液槽(201)，滑塊(2)嵌在底板(1)上面的卡槽(104)內，可以左右自由滑動；可翻轉襯底托板(3)兩端呈楔形，截面是平行四邊形，上有放置襯底的襯底槽(301)，和一個安裝轉動軸(5)的圓孔(302)，安裝轉動軸(5)穿過可翻轉襯底托板(3)上圓孔(302)和底板(1)上的圓孔(102)，將可翻轉襯底托板(3)安裝在底板(1)上的孔(105)中，可翻轉襯底托板(3)可以繞轉動軸(5)自由轉動；控制可翻轉襯底托板(3)翻轉的控制栓(4)插在底板(1)上的方孔(103)中，控制栓(4)在方孔(103)中可以左右滑動。
2. 根據權利要求1所述的一種防止母液大面積殘留的液相外延石墨舟， 其特征在于所述的安裝可翻轉襯底托板(3)的孔(105)的形狀與可翻轉襯 底托板(3)的形狀相吻合。
3. 根據權利要求1所述的一種防止母液大面積殘留的液相外延石墨舟， 其特征在于所述的可翻轉襯底托板(3)兩端的楔形角為45。。
4. 根據權利要求1所述的一種防止母液大面積殘留的液相外延石墨舟， 其特征在于所述的控制栓(4)靠近可翻轉襯底托板(3)的右端成楔形，角 度為30° 。
5. 根據權利要求1所述的一種防止母液大面積殘留的液相外延石墨舟，其特征在于所述的母液槽(201)是一個正方形的通孔，它的邊長比正方形的襯底槽(301)的邊長小0.5-1毫米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種防止母液殘留的液相外延石墨舟，該石墨舟主要包括底板、滑塊、可翻轉襯底托板、控制栓、轉動軸、底座。該發(fā)明的特點是，不但能夠實現(xiàn)傳統(tǒng)的水平式液相外延生長半導體薄膜。而且能夠通過滑塊滑動，帶動控制栓的移動，從而使可翻轉襯底托板的傾斜，在高溫時，襯底上的殘留母液呈液態(tài)的情況下，殘留母液受重力作用流入殘留母液收集槽，減少了薄膜表面母液殘留，增大了薄膜的可用面積。
文檔編號C30B19/00GK101586252SQ20091004769
公開日2009年11月25日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權日2009年3月17日
發(fā)明者于清華, 何家玉, 寧 戴, 王奇?zhèn)? 鄧惠勇 申請人:中國科學院上海技術物理研究所