一种半导体多晶膜沉积装置
技术领域
本实用新型涉及半导体薄膜制备设备领域，具体的涉及采用物理气相输运法制备半导体多晶膜制备设备领域。
背景技术
半导体多晶膜是现代电子元器件、微电子器件、传感器的核心关键材料，包括硅、锗、金刚石等元素半导体，以及砷化镓、氮化镓、硫化镉、碲化镉、碳化硅、碲锌镉等化合物半导体，以及有机半导体。在光电探测器领域，器件的核心功能材料就是半导体薄膜材料，基于光电效应，将入射的光子信号转换为电信号，进而实现光伏发电、光电传感、光电成像。在现有技术中已有比较成熟的方法来制备半导体多晶薄膜材料，例如热蒸发法、磁控溅射法、化学气相沉积法(CVD)、等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)等，这些方法的显著特点在于技术成熟、系统复杂、成本高。
在X射线探测器领域，可采用半导体多晶膜材料直接将X射线光子转换为电荷信号而实现放射监测、传感与成像。要实现对X射线的吸收阻挡，半导体膜材料的厚度已经不再是传统意义上薄膜材料的厚度，到达数十到数百微米，称之为多晶厚膜材料，采用上述现有的薄膜材料制备方法难以实现。在中、短波红外探测器领域，采用窄禁带化合物半导体材料的光电导效应，将红外光转换成电信号实现探测传感与成像，典型的材料是硫化铅和硒化铅。从目前的研究报道来看，半导体多晶膜状态的硫化铅和硒化铅材料制成的红外探测器的响应度和探测灵敏度明显高于单晶状态探测器。在现有的技术中一般采用化学水浴法、气相沉积法制备硫化铅和硒化铅多晶膜材料，这两种方法存在参数控制复杂、工艺重复性不高的缺点。
发明内容
有鉴于此，为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种半导体多晶膜沉积装置，实现半导体多晶膜材料沉积与制备参数可控、工艺简化、设备条件简单、成本低廉、可重复性高等优点。
本实用新型提供一种半导体多晶膜沉积装置，其特征在于，包含以下部分：
1)石英管腔体101，是一端封底一端开口圆形管状石英玻璃材质；
2)衬底支撑板102，是由高热导率低放气率耐高温材料制成，用于安装多晶膜沉积基片103；
3)衬底夹具202，是用于将基片103紧贴安装在衬底支撑板上；
4)支撑杆104，是用于固定衬底支撑基板102；
5)温度传感器105，是用于监测石英管底部以及基片103温度；
6)上金属法兰107和下金属法兰106，安装在石英管腔体101开口端，用于密封整个石英管腔体以及电、气通路接口零件安装。
进一步的，在沉积多晶膜过程中，石英管腔体101放置在与之尺寸相适应的立式加热炉中，石英管腔体101由抽气口109与真空抽气机连接实现内部真空状态。
进一步地，基片安装在衬底支撑板102上，并可沿支撑杆104手动调节升降。
优选的，衬底夹具202采用在高温真空条件下适用的金属片制成。
优选的，支撑杆104采用在高温真空条件下适用的金属或陶瓷螺纹杆制成。
进一步地，沉积用的原料110平铺在石英管腔体101底部。
优选的，沉积用的原料110为细颗粒或粉末状。
如上所述，本实用新型提供的一种半导体多晶膜沉积装置，具有以下有益效果：
采用石英玻璃管作为腔体，能够方便地观察内部情况，比如原料开始挥发的温度和时间，因为原料形成的气相物会在石英管内壁凝聚，这对于有色半导体膜材料沉积最明显。石英管本身洁净度高，可以较好的保证沉积的多晶膜材料的纯度。在使用中，如果发现石英管内壁难以清洗，或者要沉积不同的半导体材料而避免交叉污染，可以直接更换石英管，因此具有较强的材料与工艺适应性。根据实际需求，将石英管腔体放置在与之尺寸相适应的立式加热炉中，鉴于石英管本身耐温高达1100摄氏度，可以在一个很宽的温度范围内实现多晶膜材料的沉积。在一个批量化制备的方案中，可以选用大型腔体的立式加热炉，在其中一次放置多个本实用新型提出的沉积装置；或是，将单个沉积装置一次放置在多个小型的立式加热炉中，实现不同材料或不同工艺要求的多晶膜沉积。
附图说明
图1本实用新型提供的一种半导体多晶膜沉积装置的结构示意图，右侧是装置放在立式加热炉中的温场分布图；
图2本实用新型提供的一种半导体多晶膜沉积装置的衬底支撑板以及基片安装结构示意图；
图3本实用新型提供的一种半导体多晶膜沉积装置的上金属法兰内部的结构示意图。
标号说明
101石英管腔体，102衬底支撑板，103基片，104支撑杆，105温度传感器，106下金属法兰，107上金属法兰，108接线柱，109抽泣口，110沉积用的原料；201支撑杆安装孔，202衬底夹具，203螺丝孔；301支撑杆安装孔。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明所展示的内容轻易地理解本实用新型的其他优点和功效。需要说明的是，本实施例中所提供的图示和参量仅以示意方式说明本实用新型的基本构思。基于本实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
采用本实用新型提供的一种半导体多晶膜沉积装置，制备碲锌镉多晶膜材料。
作为示例，石英管腔体，一端封底一端开口圆形管状石英玻璃材质，外径80mm，壁厚4mm；
作为示例，衬底支撑板，是由高热导率低放气率耐高温的Φ50mm圆形氮化铝陶瓷材料制成；
作为示例，基片采用单面抛光单晶硅片，尺寸为30mm×40mm；
作为示例，基片用纯钼衬底夹具和Φ2mm螺杆紧贴安装在衬底支撑板上；
作为示例，支撑杆采用纯钼材质的Φ3mm螺纹杆；
作为示例，2支温度传感器是K分度热电偶，用于监测石英管底部以及基片温度；
作为示例，上金属法兰和下金属法兰，安装在石英管腔体开口端，用于密封整个石英管腔体以及电、气通路接口零件安装；
作为示例，本实用新型提供的一种半导体多晶膜沉积装置的安装和使用方法如下：先将2支支撑杆安装在上法兰螺孔内固定，将安装有基片的衬底支撑板安装在支撑杆上；将1支温度传感器插入衬底支撑板的安装孔内；将20g碲锌镉粉料装入石英管腔体，将另一只温度传感器放置在粉料附近；将整个上金属法兰连同各个安装好的部件放入石英管腔体中；用螺丝将上、下金属法兰连接和安装；将石英管腔体的抽气口与真空机组连接；将整个安装好的石英管腔体竖直放置在立式或井式电炉中，用真空机组抽石英腔体内部的真空到10-3Pa，将电炉温度设置为800摄氏度，并以5℃/分钟的速率升温；在升温过程中，可以观察到在300-400℃区间石英管内壁上有灰色物质沉积，表明原料在该条件下开始产生气相物。
需要说明的是，基片安装的位置决定了基片的温度，电炉加热的温度、升温速率、保温时间、石英管腔体内部真空度，这些参量都会影响沉积的碲锌镉多晶膜的结构和性能，这些都只是属于采用本实用新型的工艺参量调节，而不涉及基本结构的改变。此外，根据具体的需求，改变本实用新型的尺寸参数，如石英管腔体的直径、长度，金属法兰的尺寸，支撑杆的直径和长度，衬底支撑板的尺寸等，也只是属于参量调节，不涉及基本结构改变，均处于本实用新型的保护范围内。
