源炉装置及分子束外延设备的制作方法

本申请涉及半导体外延，特别是涉及一种源炉装置及分子束外延设备。

背景技术：

1、分子束外延技术是一种具备分子层级别的高精度、高纯度的薄膜材料生长技术。在该技术中，由高纯度的源料分子组成的束流从蒸发源中喷射出来，聚集到待加工工件表面，并在特定的温度区间内形成单晶结晶。为保证产品的品质，该技术的应用场景为超高真空环境。

2、但是生长所用的源料的种类有很多，某些源料存在容易和铁、钛、钽等金属材料发生化学反应，腐蚀这些金属材料。例如，锑在加热的情况下会和上述金属材料发生化学反应，从而腐蚀上述金属材料。而分子束外延设备中的容器及相关零部件常由这些金属材料制造而成，因此，分子束外延设备在遇到类似锑这种源料的情况下，会受到腐蚀而影响使用寿命，甚至也影响外延生长的质量。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题，而提供一种源炉装置及分子束外延设备。

2、为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本申请实施例提供一种源炉装置，应用于分子束外延设备中，所述分子束外延设备包括真空腔室和所述源炉装置，所述源炉装置包括：

4、坩埚，包括源料腔室，所述源料腔室配置为容置源料及对所述源料进行加热；所述源料腔室的一端形成有喷射通道，所述喷射通道配置为供加热后的源料束流向所述真空腔室喷射；所述喷射通道部分位于所述真空腔室内；

5、顶盖组件，包括盖帽，所述盖帽位于所述喷射通道和生长区域之间，并配置为封堵或开启所述喷射通道；所述坩埚配置为能在第一位置和第二位置之间移动，所述坩埚位于所述第一位置的情况下，所述盖帽封堵住所述喷射通道；所述坩埚位于所述第二位置的情况下，所述盖帽与所述喷射通道间隔设置，所述源料束流向所述真空腔室喷射；所述生长区域为所述真空腔室内放置工件的区域；

6、动力组件，配置为驱动所述坩埚在所述第一位置和所述第二位置之间移动。

7、可选地，所述坩埚还包括颈部，所述喷射通道开设于所述颈部；所述颈部的横截面面积远小于所述源料腔室的横截面面积。

8、所述顶盖组件还包括：

9、盖腔体，包括能容纳所述颈部进入的第一空腔，所述盖帽的外缘抵接所述第一空腔的内侧壁。

10、可选地，所述顶盖组件还包括：

11、第一加热部件，设置于所述第一空腔的内侧壁。

12、可选地，所述喷射通道为圆形，所述盖帽的形状为与所述圆形适配的圆锥形。

13、可选地，所述盖帽的接近所述喷射通道的一端开设有多个束流经过孔；所述坩埚位于所述第二位置的情况下，所述源料束流自所述喷射通道经过所述束流经过孔，喷向所述真空腔室。

14、可选地，所述源炉装置还包括：

15、加热腔室，与所述真空腔室密封连通，所述坩埚的源料腔室位于所述加热腔室内；所述坩埚的喷射通道能在所述加热腔室和所述真空腔室之间移动；所述加热腔室包括有能对所述加热腔室的内腔进行加热的第二加热部件。

16、可选地，所述源炉装置还包括：

17、坩埚支架，与所述坩埚的底部固定连接；所述坩埚支架包括有与坩埚的底部热接触的第三加热部件；所述坩埚的底部为所述坩埚远离所述喷射通道的一端。

18、可选地，所述动力组件包括：

19、第一电机，与所述坩埚支架固定连接；

20、丝母，与所述第一电机的输出轴联动；

21、丝杆，沿所述坩埚移动的方向延伸，相对所述真空腔室固定不动；所述丝杆与所述丝母耦合；所述丝母能在所述第一电机的驱动下沿所述丝杆的轴向移动，带动所述第一电机沿所述丝杆的轴向移动，进而带动所述坩埚的移动。

22、可选地，所述动力组件还包括：

23、蜗杆，与所述第一电机的输出轴固定连接；

24、蜗轮，套设并固定于所述丝母；所述蜗杆能在所述第一电机的驱动下转动，带动所述蜗轮的转动，进而使得所述丝母沿所述丝杆的轴向移动。

25、可选地，所述源炉装置还包括：

26、伸缩罩，包覆所述坩埚支架的周向；在所述坩埚移动的情况下，所述伸缩罩被缩短或拉长，以使所述坩埚支架保持与所述第一电机的固定连接。

27、第二方面，本身实施例提供一种分子束外延设备，包括：

28、真空腔室；

29、上面所述的任意一种源炉装置，至少部分位于所述真空腔室内，所述源炉装置与所述真空腔室的生长区域对应设置。

30、上述源炉装置及分子束外延设备，包括：源料腔室，所述源料腔室配置为容置源料及对所述源料进行加热；所述源料腔室的一端形成有喷射通道，所述喷射通道配置为供加热后的源料束流向所述真空腔室喷射；所述喷射通道部分位于所述真空腔室内；顶盖组件，包括盖帽，所述盖帽位于所述喷射通道和生长区域之间，并配置为封堵或开启所述喷射通道；所述坩埚配置为能在第一位置和第二位置之间移动，所述坩埚位于所述第一位置的情况下，所述盖帽封堵住所述喷射通道；所述坩埚位于所述第二位置的情况下，所述盖帽与所述喷射通道间隔设置，所述源料束流向所述真空腔室喷射；所述生长区域为所述真空腔室内放置工件的区域；动力组件，配置为驱动所述坩埚在所述第一位置和所述第二位置之间移动。可见，本申请实施例的源炉装置及分子束外延设备，增设顶盖组件，可以通过盖帽封堵喷射通道，减少束流对源炉之外部件的腐蚀，并将所述坩埚设置为包括源料腔室和喷射通道，以使盖帽能更好的进行封堵。因此，本申请实施例的源炉装置及分子束外延设备，能减少腐蚀源料对设备的侵蚀。

31、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种源炉装置，应用于分子束外延设备中，所述分子束外延设备包括真空腔室和所述源炉装置，其特征在于，所述源炉装置包括：

2.根据权利要求1所述的源炉装置，其特征在于，所述坩埚还包括颈部，所述喷射通道开设于所述颈部；所述颈部的横截面面积远小于所述源料腔室的横截面面积；

3.根据权利要求2所述的源炉装置，其特征在于，所述顶盖组件还包括：

4.根据权利要求1所述的源炉装置，其特征在于，所述喷射通道为圆形，所述盖帽的形状为与所述圆形适配的圆锥形。

5.根据权利要求2所述的源炉装置，其特征在于，所述盖帽的接近所述喷射通道的一端开设有多个束流经过孔；所述坩埚位于所述第二位置的情况下，所述源料束流自所述喷射通道经过所述束流经过孔，喷向所述真空腔室。

6.根据权利要求1所述的源炉装置，其特征在于，所述源炉装置还包括：

7.根据权利要求1所述的源炉装置，其特征在于，所述源炉装置还包括：

8.根据权利要求7所述的源炉装置，其特征在于，所述动力组件包括：

9.根据权利要求8所述的源炉装置，其特征在于，所述动力组件还包括：

10.根据权利要求8所述的源炉装置，其特征在于，所述源炉装置还包括：

11.一种分子束外延设备，其特征在于，包括：

技术总结本申请涉及一种源炉装置及分子束外延设备，源炉装置包括：源料腔室，源料腔室配置为容置源料及对源料进行加热；源料腔室的一端形成有喷射通道，喷射通道配置为供加热后的源料束流向真空腔室喷射；喷射通道部分位于真空腔室内；顶盖组件，包括盖帽，盖帽位于喷射通道和生长区域之间，并配置为封堵或开启喷射通道；坩埚配置为能在第一位置和第二位置之间移动，坩埚位于第一位置的情况下，盖帽封堵住喷射通道；坩埚位于第二位置的情况下，盖帽与喷射通道间隔设置，源料束流向真空腔室喷射；生长区域为真空腔室内放置工件的区域；动力组件，配置为驱动坩埚在第一位置和第二位置之间移动。本申请的技术方案，能减少腐蚀源料对设备的侵蚀。技术研发人员：楼厦,王旭光,董海云,倪健受保护的技术使用者：埃特曼半导体技术有限公司技术研发日：20230927技术公布日：2024/5/29