[发明专利]一种改善薄膜材料表面形貌的石墨舟及薄膜的生长方法

说明书

本发明属于薄膜材料的外延生长技术领域，具体涉及一种改善水平液相外延生长薄膜材料表面形貌的石墨舟及薄膜的生长方法，通过采用本发明提供的石墨舟以及外延薄膜的生长方法，能够消除水平液相外延制备薄膜材料过程中由于溶质对流以及汞压差异导致外延生长的薄膜材料出现宏观波纹缺陷，提高薄膜材料厚度以及组分的均匀性及平整度，改善探测器成像“鬼影”现象。

技术领域

本发明属于薄膜材料的外延生长技术领域，涉及一种改善薄膜材料表面形貌的石墨舟及薄膜的生长方法，具体涉及一种改善水平液相外延生长薄膜材料表面形貌的石墨舟及薄膜的生长方法。

背景技术

碲镉汞(Hg_1-xCd_xTe)材料具有带隙可调、光学吸收系数大、载流子寿命长、电子迁移率高、工作温度高等特点，其卓越的性能使碲镉汞成为制造红外焦平面器件一种非常重要的材料，多年来一直是制备红外探测器的首选。

水平推舟式液相外延技术生长碲镉汞薄膜材料，因具有生长母液用量少、组分容易控制等优点，从而得到广泛的应用。石墨舟是水平液相外延生长过程中最关键的部件，石墨舟的结构设计直接决定了液相外延生长薄膜的质量。但是，现有技术中所采用的水平推舟液相外延工艺生长的碲镉汞外延薄膜，表面常常会出现宏观波纹缺陷，在10微米厚的生长晶体表面会出现高度差至少3微米的波纹，这种表面波纹的出现，既影响了大规格芯片的互连工艺，而且将导致探测器成像“鬼影”现象，严重影响探测器组件点源目标的探测。因此降低表面起伏高度差，改善水平外延波纹现象对于芯片制程工艺及探测器成像质量至关重要。

目前水平液相外延的宏观波纹形成理论主要包括两个方面：一是受到温场均匀性影响，热梯度将导致外延过程中母液的对流，以溶质对流成为主导。溶质对流是一种空间不均匀的、时间依赖的现象，溶质不均匀将导致结晶点及组分的差异，从而导致宏观波纹缺陷。二是受到母液上方汞压均匀性的影响，汞保护源位置的设计及石墨舟的密闭性等因素都可能影响母液上方汞压差异，影响薄膜厚度组分均匀性。

目前报道中，为了改善水平液相外延的宏观波纹情况，降低宏观波纹对芯片制程工艺以及探测器成像质量的不利影响，通常采用平坦化工艺对外延生长的碲镉汞薄膜材料进行表面抛光处理。虽然抛光处理也能够改善外延薄膜表面的平整度，但是抛光处理无法改善溶质对流现象造成的外延薄膜不同部位组分产生差异的情况，无法改善组分差异带来的探测器成像“鬼影”现象，并且，抛光处理也会对外延薄膜材料或多或少都会带来一些表面损伤，严重影响探测器芯片的性能。

为改善外延薄膜宏观波纹现象，现有技术中也包括有对石墨舟的结构进行的改进。改善汞压均匀性的石墨舟设计较多，但单纯的汞压均匀性控制并不能解决宏观波纹缺陷，只有同时控制母液热对流导致的结晶点及组分的差异，才能有效减轻宏观波纹缺陷，改善探测器成像“鬼影”现象。

由此，目前需要提供一种技术方案来解决现有技术中所存在的上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种改善水平液相外延生长薄膜材料表面形貌的石墨舟及薄膜的生长方法，至少可以解决现有技术中存在的部分问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种水平液相外延石墨舟，其中，石墨舟包括母液盖板、保温盖板、母液板以及衬底板；所述母液盖板盖设于所述母液板上方，所述衬底板上设置有用于放置衬底的衬底槽，所述母液板上设置有用于放置母液用的母液槽，所述保温盖板盖设于所述母液槽上，所述母液板位于所述衬底板的上方且二者可相对滑动设置。

作为本发明所述的一种水平液相外延石墨舟的优选方案，其中：所述石墨舟还包括有底板，所述衬底板设置于所述底板上方。

作为本发明所述的一种水平液相外延石墨舟的优选方案，其中：所述母液板上还设置有汞源保护槽，所述汞源保护槽对称设置于母液槽的两侧。