專利名稱：真空蒸發(fā)物理氣相沉積薄膜生長裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種真空蒸發(fā)氣相沉積薄膜生長裝置，特別是一種5C射線、Y射線 探測器用的碘化汞薄膜的氣相沉積生長裝置，屬物理氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前常見的真空鍍膜設(shè)備中，其反應(yīng)室通常比較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且不容易進(jìn) 行清潔操作； 一個設(shè)備通常只用于一種材料的蒸發(fā)，其通用性較差。另外，對于源料 氣化物質(zhì)的加熱，通常只采用金屬舟作為加熱介質(zhì)，其溫度差比較大，對于蒸發(fā)溫度 較低的物質(zhì)，不容易獲得均勻穩(wěn)定的溫度場，易影響薄膜的質(zhì)量。特別是對于碘化汞之類熔點(diǎn)或升華溫度低于30(TC的半導(dǎo)體材料，薄膜的生長工藝對溫度的精確度要求較高。碘化汞晶體為半導(dǎo)體化合物是目前制作室溫半導(dǎo)體核輻射探測器的優(yōu)良材料。由于碘化汞單晶體生長制備的成本較高，而且不容易獲得大面積的單晶體；故目前國際 上研究的熱點(diǎn)是對碘化汞的薄膜生長工藝。碘化汞薄膜的生長制備方法有以下幾種 (l)溶液法該法主要是在不同溶劑的碘化汞飽和溶液中沉積碘化汞薄膜；(2)粘結(jié)劑 法該法是用粘結(jié)劑與碘化汞粉末混合后粘結(jié)在襯底上，然后除去粘結(jié)劑；(3)物理 氣相沉積法在真空狀態(tài)下，受熱后碘化汞分子離開其表面，沉積在基片上。目前較 為普遍的方法是物理氣相沉積法。一般，物理氣相沉積法是用玻璃安瓿作為生長沉積腔體。其方法是將源料即氣 化沉積物質(zhì)及玻璃襯底基片放入玻璃安瓿后，對安瓿抽真空，當(dāng)達(dá)到真空度要求后， 用氫氧焰對安瓿進(jìn)行融化封閉，然后分別對源料、安瓿管壁、襯底基片進(jìn)行加熱控溫， 使氣化物質(zhì)受熱蒸發(fā)形成氣相分子沉積于襯底基片上，最終形成薄膜。上述這種方法，存在一些缺點(diǎn)(1) 玻璃安瓿只能作為一次性用具，不能重復(fù)使用，而且在操作過程中要對玻璃 安瓿進(jìn)行封管操作，其危險性較大。(2) 薄膜沉積生長完成后要將玻璃安瓿割開以后才能取出襯底基片，操作較麻煩。(3) 使用玻璃安瓿作為生長沉積容器，薄膜沉積生長的襯底基片的溫度不能直接 進(jìn)行測量，只能對襯底基片進(jìn)行輻射加熱，這樣溫度不容易精確控制和測量。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可重復(fù)使用、易于操作、襯底基片溫度 可精確控制的物理氣相沉積薄膜生長裝置。本實(shí)用新型的又一 目的是提供一種特別適 合于碘化汞薄膜的沉積生長裝置，并能獲得較大面積的探測器級碘化汞多晶薄膜。本實(shí)用新型一種真空蒸發(fā)物理氣相沉積薄膜生長裝置，主要包括有具有沉積腔體 的玻璃容器、薄膜沉積玻璃基片、基片加熱系統(tǒng)、真空抽氣系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、 溫度控制系統(tǒng)、源料蒸發(fā)管及其加熱設(shè)施；其特征在于具有沉積腔體的玻璃容器呈 鐘罩形，其上部設(shè)有頂蓋，下部連接有盛放源料物質(zhì)的蒸發(fā)管，在鐘罩形玻璃容器的 底部與蒸發(fā)管連接處的肩部形成一腔體平臺，在該腔體平臺上面放有一中間開有圓孔 的隔熱板，隔熱板上面設(shè)置有一沉積薄膜的玻璃基片；源料物質(zhì)蒸發(fā)后即沉積于該玻 璃基片的下表面上；接有熱電偶和加熱引線的加熱板緊貼于玻璃基片的上表面，實(shí)現(xiàn) 平面接觸以對玻璃基片加熱；加熱板上的熱電偶和加熱引線通過鴇絲引出，與精密程 序溫度控制儀連接，通過對程序的設(shè)定，可以實(shí)現(xiàn)溫度的自動控制；在玻璃容器的上 部與頂蓋的接合處設(shè)置有安放橡膠密封圈的凹槽，以防止漏氣，保持容器真空狀態(tài)； 在玻璃容器中部設(shè)有真空抽氣口，該抽氣口與真空抽氣系統(tǒng)相連接；在靠近加熱板的 上方的玻璃容器的外壁周圍安裝有循環(huán)冷卻水管，以冷卻器壁；冷卻水管與外設(shè)的循 環(huán)冷卻水系統(tǒng)相連接；盛放源料物質(zhì)的蒸發(fā)管(2)放置于油浴中進(jìn)行加熱，采用油浴 方式；或者采用輻射加熱方式。所述的源料物質(zhì)為碘化汞；源料物質(zhì)的溫度要求范圍為50 120'C，加熱板的溫 度要求范圍為室溫 10(TC。本實(shí)用新型物理氣相沉積薄膜生長裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，可重復(fù)使用，易于操 作，可實(shí)現(xiàn)對基片溫度的自動精確控制。本實(shí)用新型物理氣相沉積薄膜生長裝置特別 適合于制備射線探測器用的具有較大面積的碘化滎薄膜。

圖1為本實(shí)用新型真空蒸發(fā)物理氣相沉積薄膜生長裝置的簡單結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖將本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)一步說明如后。 實(shí)施例l 參見圖1，真空蒸發(fā)物理氣相沉積薄膜生長裝置主要包括有具有沉積腔體的玻璃 容器、薄膜沉積玻璃基片，基片加熱系統(tǒng)、真空抽氣系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、溫度控 制系統(tǒng)、源料物質(zhì)蒸發(fā)管及其加熱設(shè)施(本實(shí)施例的附圖僅畫出裝置主體、各系統(tǒng)的 外設(shè)或外圍設(shè)備系常規(guī)設(shè)備，故未畫出)。具有沉積腔體的玻璃容器9呈鐘罩形，其上部設(shè)有玻璃頂蓋ll，幾跟鎢絲穿過 玻璃頂蓋11與玻璃頂蓋11牢固地?zé)Y(jié)在一起，能保證燒結(jié)處密封不漏氣；玻璃容器 9的下部連接有盛放源料物質(zhì)碘化汞1的蒸發(fā)管2;在鐘罩形玻璃容器9的底部與蒸 發(fā)罩2連接處的肩部形成一腔體平臺3，在該腔體平臺3上面放有一中間開有圓孔的 隔熱板4，隔熱板4上面設(shè)置有一沉積薄膜的玻璃基片5;源料物質(zhì)1蒸發(fā)后即沉積 于該玻璃基片5的下表面上；接有熱電偶和加熱引線的加熱板6緊貼于玻璃基片5 的上表面，實(shí)現(xiàn)平面接觸以對玻璃基片5加熱；加熱板6上的熱電偶和加熱引線通過鎢絲12引出，與精密程序溫度控制儀連接，通過對程序的設(shè)定，可以實(shí)現(xiàn)溫度的自 動控制；在玻璃容器9的上部與頂蓋11的接合處設(shè)置有安放橡膠密封圈的凹槽10， 以防止漏氣，保持容器真空狀態(tài)；在玻璃容器9中部設(shè)有真空抽氣口8，該抽氣口與 真空抽氣系統(tǒng)相連接；在靠近加熱板6的上方的玻璃容器9的外壁周圍安裝有循環(huán)冷 卻水管7，以冷卻器壁；冷卻水管7與外設(shè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)相連接；盛放源料物質(zhì) 1的蒸發(fā)管2放置于油浴中進(jìn)行加熱，采用油浴方式；或者采用輻射加熱方式。本裝置在具體操作時，其要求源料的加熱溫度為50 12(TC，加熱板的溫度要求 范圍為室溫 100'C，玻璃容器腔體內(nèi)的真空度要求達(dá)到10—3 l(T4PaOtt)。利用本裝置可以制得較大面積(直徑3英寸以上)的探測器級碘化汞多晶薄膜。
權(quán)利要求1.一種真空蒸發(fā)物理氣相沉積薄膜生長裝置，主要包括有具有沉積腔體的玻璃容器、薄膜沉積玻璃基片、基片加熱系統(tǒng)、真空抽氣系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、源料蒸發(fā)管及其加熱設(shè)施；其特征在于具有沉積腔體的玻璃容器(9)呈鐘罩形，其上部設(shè)有頂蓋(11)，下部連接有盛放源料物質(zhì)(1)的蒸發(fā)管(2)，在鐘罩形玻璃容器(9)的底部與蒸發(fā)管(2)連接處的肩部形成—腔體平臺(3)，在該腔體平臺(3)上面放有—中間開有圓孔的隔熱板(4)，隔熱板(4)上面設(shè)置有—沉積薄膜的玻璃基片(5)；源料物質(zhì)(1)蒸發(fā)后即沉積于該玻璃基片(5)的下表面上；接有熱電偶和加熱引線的加熱板(6)緊貼于玻璃基片(5)的上表面，實(shí)現(xiàn)平面接觸以對玻璃基片(5)加熱；加熱板(6)上的熱電偶和加熱引線通過鎢絲(12)引出，與精密程序溫度控制儀連接，通過對程序的設(shè)定，可以實(shí)現(xiàn)溫度的自動控制；在玻璃容器(9)的上部與頂蓋(11)的接合處設(shè)置有安放橡膠密封圈的凹槽(10)，以防止漏氣，保持容器真空狀態(tài)；在玻璃容器(9)中部設(shè)有真空抽氣口(8)，該抽氣口與真空抽氣系統(tǒng)相連接；在靠近加熱板(6)的上方的玻璃容器(9)的外壁周圍安裝有循環(huán)冷卻水管(7)，以冷卻器壁；冷卻水管(7)與外設(shè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)相連接；盛放源料物質(zhì)(1)的蒸發(fā)管(2)放置于油浴中進(jìn)行加熱，采用油浴方式；或者采用輻射加熱方式。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種真空蒸發(fā)物理氣相沉積薄膜生長裝置，其特征在于所述 的源料物質(zhì)為碘化汞；源料物質(zhì)的溫度要求范圍為50 12(TC，加熱板的溫度要 求范圍為室溫 10(TC。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種真空蒸發(fā)氣相沉積薄膜生長裝置，屬物理氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型的裝置主要包括有一種罩形玻璃容器(9)，其上部為燒有鎢絲的玻璃頂蓋(11)，兩者結(jié)合處設(shè)置有密封圈凹槽(10)；容器(9)底部有一盛放源料物質(zhì)(1)的蒸發(fā)管(2)與之連接；在肩部形成的腔體平臺(3)上放置有隔熱板(4)，并在其上放有玻璃基片(5)，基片(5)上面設(shè)有貼緊的基片加熱板(6)；容器(9)中部設(shè)有真空抽氣口(8)；容器外壁周圍設(shè)有循環(huán)冷卻水管(7)。該裝置的操作溫度要求源料物質(zhì)的溫度要求范圍為50～120℃，加熱板的溫度要求范圍為室溫～100℃。真空度要求為10^-3～10^-4Pa(帕)。本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，可重復(fù)使用；特別適合于制備較大面積的探測器級碘化汞薄膜。
文檔編號C23C14/06GK201024211SQ20072006931
公開日2008年2月20日 申請日期2007年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月25日
發(fā)明者史偉民, 環(huán) 徐, 鄭耀明 申請人:上海大學(xué)