高通量組合半導體材料芯片合成設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高通量組合半導體材料芯片的生產設備，具體涉及一種高通量組合半導體材料芯片合成設備。
【背景技術】
[0002]高新半導體材料，包括半導體/金屬合金、金屬氧化物、介電氧化物，以及納米結構和薄膜材料等在現代光電信息通訊、新能源、航空，以及國防等領域有廣泛而重要的應用。這些材料通常由二元以上的多元素構成，材料組成和結構與其電學、光學和催化性能等緊密相關。與有機化學合成不同，上述半導體材料材料穩定性主要受熱力學和溫度控制，材料合成的組分和構成無法通過動力學逐級控制反應的速率與產物，沒有特定的規律可循，這使得相關材料合成長期依賴于隨機性的逐一試探和摸索，大大延長了材料發現與合成的周期和成本。其次，現代理論研宄和計算水平可以對新材料的結構和物化性質進行模擬和預測，然而落后的材料合成速度無法及時對理論結果進行驗證，這些都嚴重制約了以高新半導體材料為基礎的高新科技產品研發和技術發展。
[0003]高通量組合半導體材料芯片合成技術，通過在固態原子或離子在極短的擴散尺度進行薄膜沉積，同時配合分立的掩膜板面陣陣列轉換，或者連續勻速的掩膜板運動，以及相應的工藝溫度和氣氛控制程序，實現高通量組合新材料芯片制備，以指數量級加快新材料的發現與篩選速度，是加速高新材料合成與篩選，以及優化合成工藝和確定合成路線的必要手段。
[0004]用于高通量組合半導體材料芯片合成的物理薄膜沉積手段，包括磁控/離子束濺射、電子束沉積和脈沖激光沉積等。其中，濺射方法雖然廣泛使用于金屬單質和多元素化合物沉積，但由于使用工作氣體，存在二次濺射造成材料交叉污染問題。電子束沉積采用磁偏轉電子槍直接轟擊坩禍源材料，污染小，適用于高純金屬薄膜和非吸收性材料(如Si02)的沉積制備。脈沖激光沉積采用冷源高能脈沖激光燒蝕靶源材料，在非熱力學平衡條件下將靶源材料的化學計量比完整復制到樣品上，適用于復雜多元素化合物沉積。
【實用新型內容】
[0005]為解決上述技術問題，我們提出了一種高通量組合半導體材料芯片合成設備，其目的:在超高真空腔室中同時配置了脈沖激光和電子束雙沉積源，分別利用脈沖激光沉積(pulsed laser depos i t1n/PLD)的非熱力學平衡沉積過程，將革E源材料的化學計量比例完整復制到樣品薄膜，以及電子束沉積(electron beam deposi t1n/EB)用于沉積高純金屬薄膜的優勢，適用于包括金屬合金、金屬氧化物、介電氧化物，以及納米結構和薄膜等材料，大大提高了高通量組合半導體材料芯片制備的靈活性，具有普遍適用性。
[0006]為達到上述目的，本實用新型的技術方案如下:
[0007]一種高通量組合半導體材料芯片合成設備，包括進樣室和以進樣室為中心的兩條樣品傳遞方向上設有的設備，沿第一樣品傳遞桿的傳遞方向依次設有第一樣品傳遞桿、進樣室和超高真空主沉積腔室，沿第二樣品傳遞桿的傳遞方向依次設有第二樣品傳遞桿、后處理退火與氣氛腔、進樣室和手套箱；
[0008]超尚真空主沉積腔室的頂部設有樣品臺，超尚真空主沉積腔室的側壁上設有PLD伸縮靶臺、電子束源和掩膜板裝置，超高真空主沉積腔室的側壁還設有與PLD伸縮靶臺的激光掃描區域相應的激光入射口；
[0009]PLD伸縮靶臺與樣品臺的距離小于電子束源與樣品臺的距離；
[0010]掩膜板裝置上裝設有掩膜板和掩膜板的傳動控制裝置；
[0011]進樣室與超高真空主沉積腔室和手套箱之間均設有插板閥。
[0012]優選的，超高真空主沉積腔室的本底真空度< 6X10_7Pa，進樣室和后處理退火與氣氛腔的本底真空度< 6X 10_4Pa。
[0013]優選的，超高真空主沉積腔室配置有至少四路氣體，使用多通道氣體流量儀控制。
[0014]優選的，PLD伸縮靶臺采用傾斜偏軸布局，即處在激光掃描區域的靶源中軸線相對于樣品臺中軸線偏離，同時PLD伸縮靶臺的法向與樣品臺法向成30°或45°的角度；PLD伸縮靶臺設有至少五個靶源位置，采用轉盤型或者直線型排布，每個靶源可以自轉，所有靶源位置可以通過公轉或直線運動切換到激光掃描區域；PLD伸縮靶臺可直線伸縮。
[0015]優選的，PLD伸縮靶臺位于超高真空主沉積腔室的上部，從側面沿水平方向引入超高真空主沉積腔室。
[0016]優選的，電子束源位于超高真空主沉積腔室的下部，從側面沿水平方向引入超高真空主沉積腔室。
[0017]優選的，電子束源設有至少五個坩禍位置，采用直線型排布，可進行直線坩禍換位。
[0018]優選的，進樣室與超高真空主沉積腔室之間的插板閥為超高真空插板閥，進樣室與手套箱之間的插板閥為高真空插板閥。
[0019]優選的，掩膜板裝置從側面沿水平方向引入超高真空主沉積腔室，掩膜板裝置上的掩膜板可通過掩膜板的傳動控制裝置做水平位移和縱向位移。
[0020]優選的，超高真空主沉積腔室外側配置有與激光入射口相應的x-y 二維掃描裝置，x-y 二維掃描裝置所折射后的激光沿水平方向由激光入射口進入超高真空主沉積腔室內。
[0021]優選的，超高真空主沉積腔室從頂部引入倒置樣品臺的支架與其傳動控制裝置，樣品臺上設有原位退火裝置、原位旋轉裝置和縱向位移裝置。
[0022]優選的，第一樣品傳遞桿設有直線推送裝置和原位旋轉裝置。
[0023]優選的，第二樣品傳遞桿設有直線推送裝置。
[0024]優選的，后處理退火與氣氛腔、進樣室和手套箱依次串連在同一中軸線上，后處理退火與氣氛腔通過第二樣品傳遞桿在進樣室和手套箱之間傳送樣品。
[0025]優選的，后處理退火與氣氛腔配置有至少四路氣體，分別進行氣體流量控制。
[0026]通過上述技術方案，超高真空主沉積腔室的側壁上設有PLD伸縮靶臺、電子束源和掩膜板裝置，超高真空主沉積腔室的側壁還設有與PLD伸縮靶臺的激光掃描區域相應的激光入射口，PLD伸縮靶臺與超高真空主沉積腔室底部的距離大于電子束源與超高真空主沉積腔室底部的距離，:在超高真空腔室中同時配置了脈沖激光和電子束雙沉積源，分別利用脈沖激光沉積(pulsed laser deposit1n/PLD)的非熱力學平衡沉積過程，將革E源材料的化學計量比例完整復制到樣品薄膜，以及電子束沉積(electron beam deposit1n/EB)用于沉積高純金屬薄膜的優勢，適用于包括金屬合金、金屬氧化物、介電氧化物，以及納米結構和薄膜等材料，大大提高了高通量組合半導體材料芯片制備的靈活性，具有普遍適用性。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1為本實用新型所公開的一種高通量組合半導體材料芯片合成設備的使用PLD沉積源時的原理圖不意圖；
[0029]圖2為本實用新型所公開的一種高通量組合半導體材料芯片合成設備的使用EB沉積源時的原理圖不意圖；
[0030]圖3為本實用新型所公開的一種高通量組合半導體材料芯片合成設備的主視示意圖；
[0031]圖4為本實用新型所公開的一種高通量組合半導體材料芯片合成設備的俯視示意圖。
[0032]圖中數字和字母所表示的相應部件名稱:
[0033]1.第一樣品傳遞桿2.第二樣品傳遞桿3.手套箱4.插板閥5.進樣室6.后處理退火與氣氛腔7.超高真空主沉積腔室8.樣品臺9.PLD伸縮靶臺91.x-y 二維掃描裝置
10.電子束源11.掩膜板裝置12.激光入射口 100.激光光路。
【具體實施方式】
[0034]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，