坩埚、蒸发源炉和分子束外延设备的制作方法

本申请涉及半导体，特别是涉及一种坩埚、蒸发源炉和分子束外延设备。

背景技术：

1、蒸发源炉常用于薄膜外延、气相物种分析、高温化学和热力学研究等，其应用较为广泛。例如，蒸发源炉可以作为分子束外延设备、热蒸发镀膜设备的关键部分，蒸发材料的原子/分子通过蒸发源炉中的坩埚口以原子束/分子束的方式向衬底表面迁移，最终沉积在衬底表面，而沉积的速率主要由坩埚的温度和坩埚的口径控制。就坩埚温度而言，常常通过在坩埚外缠绕加热用的加热丝对坩埚进行加热，以向原材料提供能量和增加坩埚中的蒸气压。

2、然而，在分子束外延设备中，蒸发源炉中的坩埚外常规缠绕的加热丝可能会引入磁场，进而对分子束外延设备外延生长薄膜造成影响。具体来讲，生长腔内的带电粒子在磁场作用下会发生偏转，导致反射高能电子衍射仪rheed观测不准确。

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坩埚、蒸发源炉和分子束外延设备，能够通过双螺旋加热丝的布局，解决电热丝产生的磁场对分子束/原子束的束流干扰。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种坩埚，包括：

3、坩埚主体；

4、加热元件，所述加热元件包括缠绕在所述坩埚主体上的第一加热丝和第二加热丝，所述第二加热丝与所述第一加热丝形成双螺旋构造，其中，所述第二加热丝被配置为在通电时的电流方向与所述第一加热丝不同。

5、结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述第一加热丝和/或所述第二加热丝的横截面为椭圆形或异形；其中，所述异形为椭圆形和圆形共心的组合形状，圆形直径大于椭圆形短轴且小于椭圆形长轴。

6、结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述第一加热丝的一端被配置为接电源正极，另一端被配置为通过与所述第二加热丝串联后接电源负极。

7、结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，还包括套设在所述坩埚主体上的热屏蔽罩。

8、结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述热屏蔽罩上开设有可供收容所述第二加热丝和所述第一加热丝的双螺旋卡槽。

9、结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，若所述第二加热丝通过导体与所述第一加热丝相连，所述双螺旋卡槽包括两个螺旋卡槽，且两个螺旋卡槽的同一端通过环形卡槽连通，其中，所述环形卡槽中收容有所述导体。

10、结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，还包括：

11、设在所述坩埚主体底部的热电偶元件；

12、热屏蔽盖，所述热屏蔽盖封堵所述热屏蔽罩的底部，并与所述热屏蔽罩形成底部封闭的热屏蔽腔室。

13、结合本申请的第一方面，在一可选实施方式中，所述热屏蔽罩外还套设有循环冷却机构。

14、第二方面，本申请实施例还提供了一种蒸发源炉，所述蒸发源炉包括如上述第一方面中任意一项所述的坩埚。

15、第三方面，本申请实施例还提供了一种分子束外延设备，所述分子束外延设备包括如上述第二方面所述的蒸发源炉。

16、本申请实施例所提供的坩埚，相较于在坩埚主体上缠绕第一加热丝的方案相比，在该坩埚主体上还缠绕第二加热丝，且第二加热丝与第一加热丝形成双螺旋构造，且所述第二加热丝为在通电时的电流方向与第一加热丝不同；当第一加热丝和第二加热丝均通电时，一方面，第一加热丝和第二加热丝都为坩埚主体提供热源，另一方面，第一加热丝和第二加热丝均产生电流磁效应，考虑到第一加热丝和第二加热丝双螺旋布局，即第一加热丝和第二加热丝缠绕方向相同，而在流经第一加热丝和第二加热丝中的电流流向不同时，第一加热丝和第二加热丝各自产生的磁场可以相互抵消，进而减少磁场对分子束/原子束的偏转干扰，保证外延过程的正常运行。可见，本申请能够通过双螺旋加热丝的布局，解决电热丝产生的磁场对分子束/原子束的束流干扰。

17、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：

1.一种坩埚，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述第一加热丝和/或所述第二加热丝的横截面为椭圆形或异形；其中，所述异形为椭圆形和圆形共心的组合形状，圆形直径大于椭圆形短轴且小于椭圆形长轴。

3.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述第一加热丝的一端被配置为接电源正极，另一端被配置为通过与所述第二加热丝串联后接电源负极。

4.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于，还包括套设在所述坩埚主体上的热屏蔽罩。

5.根据权利要求4所述的坩埚，其特征在于，所述热屏蔽罩上开设有可供收容所述第二加热丝和所述第一加热丝的双螺旋卡槽。

6.根据权利要求5所述的坩埚，其特征在于，若所述第二加热丝通过导体与所述第一加热丝相连，所述双螺旋卡槽包括两个螺旋卡槽，且两个螺旋卡槽的同一端通过环形卡槽连通，其中，所述环形卡槽中收容有所述导体。

7.根据权利要求4所述的坩埚，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求4所述的坩埚，其特征在于，所述热屏蔽罩外还套设有循环冷却机构。

9.一种蒸发源炉，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的坩埚。

10.一种分子束外延设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的蒸发源炉。

技术总结本申请涉及一种坩埚、蒸发源炉和分子束外延设备。坩埚包括坩埚主体和加热元件；所述加热元件包括缠绕在所述坩埚主体上的第一加热丝和第二加热丝，所述第二加热丝与所述第一加热丝形成双螺旋构造，其中，所述第二加热丝被配置为在通电时的电流方向与所述第一加热丝不同。本申请能够通过双螺旋加热丝的布局，解决电热丝产生的磁场对分子束/原子束的束流干扰。技术研发人员：彭长四,周均铭,张培宣,倪健受保护的技术使用者：埃特曼（厦门）光电科技有限公司技术研发日：20231007技术公布日：2024/5/29