[发明专利]一种采用近空间升华技术在衬底沉积形成半导体薄膜的方法和装置

权利要求书

1.一种采用近空间升华技术在衬底沉积形成半导体薄膜的方法，包括：

1)将半导体材料填加到坩埚内：用运载气体携带半导体材料通过通道到达置于薄膜真空沉积腔内的坩埚；

2)提供一进料分配器，由运载气体携带的半导体材料通过该进料分配器均匀地分布在坩埚底部；

3)提供一多孔透气膜，加热坩埚使半导体材料受热，升华成气相的半导体材料同运载气体一起穿过加热的多孔透气膜，然后沉积在表面温度比气相半导体温度低的衬底上，没有及时升华成气相的固相半导体材料在加热多孔透气膜内进一步升华成气相，固相半导体材料被多孔透气膜阻挡而不能沉积在玻璃衬底上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述进料分配器是多孔歧管。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述多孔歧管由不锈钢或石墨或碳化硅材料制成。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的运载气体是氮气、氩气、氦气中的一种或者两种以上的混合气体。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：其中多孔透气膜的厚度为1～10毫米。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述多孔透气膜选自石墨、碳化硅、氮化硅、碳化硼中的一种材料制造。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述多孔透气膜加热至高于坩埚温度的2～5℃。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述多孔透气膜通过施加在其两端的电压或者在多孔透气膜内嵌入的一个加热装置来加热。

9.一种采用近空间升华技术在衬底沉积形成半导体薄膜的装置，包括一个半导体材料供应装置(20)、一个真空沉积腔(14)、置于真空沉积腔内的坩埚(32)和位于坩埚上方的衬底(60)，其特征在于：所述半导体材料供应装置(20)和坩埚(32)由管道(38)连通，所述半导体材料供应装置(20)提供半导体材料和运载气体，半导体材料由运载气体携带经管道(38)进入坩埚(32)内，所述坩埚(32)内设有进料分配器，由运载气体携带的半导体材料通过进料分配器均匀地分布在坩埚(32)底部，所述坩埚(32)上固定有可加热的、供升华成气相的半导体材料穿过的多孔透气膜(40)，多孔透气膜(40)上方设置衬底(60)，半导体材料在加热坩埚(32)中受热升华成气相，然后穿过多孔透气膜(40)并沉积在衬底(60)上。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：所述进料分配器是多孔歧管(37)，管道(38)连通半导体材料供应装置(20)和多孔歧管(37)。

11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于：所述多孔透气膜(40)中嵌入一个加热装置。

12.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于：所述多孔透气膜(40)本身为一个发热元件。

13.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于：所述多孔透气膜(40)由一个用绝热材料制成的L型框架(31)支撑在坩埚(32)上。

14.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于：所述多孔透气膜(40)和衬底(60)之间的间距为2～30毫米。

15.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于：所述的半导体材料供给装置(20)包括一个与管道(38)相连的运载气体罐(22)、一个与管道(38)连通的料斗(28)和一个控制料斗进料速度的进料控制装置。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于：所述的进料控制装置包括设置在料斗(28)内的旋转螺杆(26)、驱动旋转螺杆(26)以一定速度旋转的驱动器(27)。

17.如权利要求15所述的装置，其特征在于：所述的进料控制装置包括一个装有振动给料器的容器(29)和闸板(52)，所述管道(38)上设有若干个用于半导体材料流入到容器(29)的孔(42)，所述闸板(52)可将所有或部分孔(42)挡住，所述容器(29)通过另一管道与料斗(28)相连。

18.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于：所述衬底(60)放置在传送装置的传送带(36)上。