CN220977121U - Si热束源及分子束外延*** - Google Patents

Si热束源及分子束外延*** Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种Si热束源及分子束外延***，Si热束源包括：硅化物蒸镀源；坩埚，用于容纳硅化物蒸镀源；以及加热装置，与坩埚热耦合，用于加热坩埚，以使硅化物蒸镀源释放Si束流。分子束外延***包括：处理真空腔，用于容纳样品；Si热束源，与处理真空腔连通，用于向样品发射Si束流。

Description

Si热束源及分子束外延***
技术领域
本公开涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种Si热束源及分子束外延***。
背景技术
目前，Si化合物器件广泛应用在消费电子产品中，高纯度、高稳定性和长寿命的Si源是获得Si化物外延材料和器件的关键因素，例如，激光巴条腔面上用到的SixNy钝化膜和高迁移率SiGe异质结等。一般来说，MBE低温外延生长技术能够获得高品质的Si化物外延材料，从而获得较佳性能的器件。但在实际生产中，MBE外延生长获得的Si化物材料和器件无法获得很高的电子迁移率。限制Si化物材料的MBE外延生长质量的主要原因在于没有合适的Si炉源和坩埚能够提供稳定的大束流的Si源。
实用新型内容
本公开提供了一种Si热束源，其特征在于，包括：硅化物蒸镀源；坩埚，用于容纳硅化物蒸镀源；以及加热装置，与坩埚热耦合，用于加热坩埚，以使硅化物蒸镀源释放Si束流。
在一些实施例中，Si热束源还包括：水冷装置，与坩埚热耦合，用于与坩埚热交换。
在一些实施例中，水冷装置包括：循环腔，与坩埚热耦合；进水管，与循环腔连通，用于向循环腔输送冷却水；以及出水管，与循环腔连通，用于将循环腔内的冷却水排出。
在一些实施例中，坩埚包括钽坩埚或钨坩埚。
在一些实施例中，Si热束源还包括：保温外壳，用于容纳坩埚和加热装置。
在一些实施例中，Si热束源还包括：测温装置，与坩埚热耦合，用于检测硅化物蒸镀源的温度。
在一些实施例中，加热装置包括围绕坩埚设置的钽加热丝或钨加热丝。
在一些实施例中，硅化物蒸镀源包括硅化钽蒸镀源、硅化钨蒸镀源、硅化钼蒸镀源中的至少一种。
本公开提供了一种分子束外延***，其特征在于，包括：处理真空腔，用于容纳样品；如本公开中任意一项实施例的Si热束源，与处理真空腔连通，用于向样品发射Si束流。
在一些实施例中，分子束外延***还包括：高能电子衍射(RHEED)装置，至少部分地设置在真空腔内，用于检测样品的表面信息，高能电子衍射装置包括：电子束发射装置，用于向样品发射电子束；采集装置，用于采集样品上的多个扫描点的多个RHEED图像；分析装置，用于对多个RHEED图像进行分析，以获得样品上的膜的信息。
在一些实施例中，高能电子衍射装置还包括：位置调节装置，用于调节样品的位置，位置调节装置包括：驱动真空腔，与处理真空腔连通；样品架，位于驱动真空腔外，用于承载样品；第一驱动轴，近端设置在驱动真空腔内，远端与样品架固定连接；传动磁组件，设置在第一驱动轴近端；驱动磁组件，设置在驱动真空腔外，且与传动磁组件磁耦合，以驱动传动磁组件运动，带动第一驱动轴和样品架运动；第一驱动装置，用于驱动驱动磁组件升降和/或旋转，以驱动传动磁组件升降和/或旋转，带动第一驱动轴和样品架升降和/或旋转。
在一些实施例中，驱动真空腔包括：第一波纹管，第一真空腔段，第一真空腔段的远端与第一波纹管真空密封连接，第一真空腔段与第一驱动轴转动连接；第二驱动装置，与第一真空腔段连接，用于通过第一波纹管驱动第一真空腔段升降，以带动第一驱动轴和样品架升降，其中，传动磁组件设置在第一真空腔段内，并且驱动磁组件设置在第一真空腔段外。
在一些实施例中，第二驱动装置包括：第二电机；第二主动齿轮，与第二电机的输出端固定连接，能够随第二电机的输出端旋转；第二从动主齿轮，套设在第一波纹管的远端外，与第二主动齿轮耦合，能够在第二主动齿轮的带动下旋转；多个第二从动副齿轮，与第二从动主齿轮啮合，且围绕第二从动主齿轮周向分布，能够在第二从动主齿轮的带动下旋转；以及多个第二丝杆，与多个第二从动副齿轮固定连接，且近端与第一真空腔段的远端螺纹连接，远端与第一波纹管的远端转动连接，以在多个第二从动副齿轮的旋转带动下，带动第一真空腔段升降。
在一些实施例中，位置调节装置还包括：加热装置，用于对样品架上的样品进行加热；第二驱动轴，与加热装置固定连接，用于驱动加热装置升降，其中，第一驱动轴与第二驱动轴同轴设置，且套设在第二驱动轴外。
在一些实施例中，驱动真空腔还包括：第二波纹管，第二波纹管的远端与第一真空腔段真空密封连接；第二真空腔段，第二真空腔段的远端与第二波纹管真空密封连接，第二真空腔段与第二驱动轴固定连接；以及第三驱动装置，与第二真空腔段连接，用于驱动第二真空腔段升降，以带动第二驱动轴和加热装置升降。
根据本公开一些实施例的Si热束源能够带来有益的技术效果。例如，本公开一些实施例的Si热束源能够在低温下提供大束流、高纯度的稳定Si束流，能够提高生产和实际操作过程的安全系数，满足硅和硅化物的工业MBE外延需求，提高材料利用率，降低成本。
根据本公开一些实施例的分子束外延***能够带来有益的技术效果。例如，本公开一些实施例的分子束外延***能够解决常规技术中以下问题中的一项或多项：难以监控镀膜情况、镀膜质量差、成品率低、成本高，能够实现监控镀膜情况、根据反馈的镀膜信息调整Si束流、提高镀膜质量、提高成品率、降低成本的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出根据本公开一些实施例的Si热束源的结构示意图；
图2示出根据本公开一些实施例的Si热束源的剖面示意图；
图3示出根据本公开一些实施例的硅化物蒸镀源受热分解释放的Si束流的蒸汽分压的曲线图；
图4示出根据本公开一些实施例的Si热束源的在不同加热温度下的束流大小曲线图；
图5示出根据本公开一些实施例的Si束流的时间稳定性的曲线图；
图6示出根据本公开一些实施例的分子束外延***的结构示意图；
图7示出根据本公开一些实施例的RHEED装置的结构示意图；
图8示出根据本公开一些实施例的RHEED装置的状态示意图；
图9示出根据本公开一些实施例的位置调节装置的结构示意图；
图10示出根据本公开一些实施例的位置调节装置的截面图；
图11示出根据本公开一些实施例的驱动磁组件和第一驱动装置的结构示意图；
图12示出根据本公开一些实施例的驱动磁组件和第一驱动装置的侧视图；
图13示出根据本公开一些实施例的第二驱动装置的结构示意图；
图14示出根据本公开一些实施例的第三驱动装置的结构示意图。在上述附图中，各附图标记分别表示：
300 Si热束源
310 坩埚
320 坩埚加热装置
330 水冷装置
331 进水管
332 出水管
340 保温外壳
350 硅化物蒸镀源
2000 分子束外延***
200 真空腔
1000高能电子衍射(RHEED)装置
120 电子束发射装置
130 采集装置
140 分析装置
100位置调节装置
10 驱动真空腔
11 第一波纹管
12 第一真空腔段
13 第二驱动装置
131 第二电机
132 第二主动齿轮
134a、134b、134c、134d第二丝杆
14第二波纹管
15第二真空腔段12
16 第三驱动装置
161 第三电机
162 第三主动齿轮
164a、164b、164c、164d第三丝杆
20 样品架
30 第一驱动轴
40 传动磁组件
50 驱动磁组件
60 第一驱动装置
61 第一电机
62 第一从动齿轮
63a、63b驱动轴承
70 加热装置
80 第二驱动轴
400样品
500控制装置
具体实施方式
下面将结合附图对本公开一些实施例进行描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开示例性实施例，而不是全部的实施例。
在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“升”、“降”、“高”、“低”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接；可以是两个元件内部的连通。在本公开的描述中，远端或远侧是指深入真空环境(例如，真空腔)的一端或一侧，近端或近侧是与远端或远侧相对的一端或一侧(例如，远离真空腔的一端或一侧，或者真空腔内靠近真空腔壁的一端或一侧等等)。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
图1示出根据本公开一些实施例的Si热束源300的结构示意图。图2示出根据本公开一些实施例的Si热束源300的剖面示意图。
如图1和图2所示，Si热束源300可以包括硅化物蒸镀源350、坩埚310、坩埚加热装置320。坩埚310能够用于容纳硅化物蒸镀源。坩埚加热装置320与坩埚310热耦合，能够用于加热坩埚310，以使硅化物蒸镀源释放Si束流。坩埚加热装置320包括围绕坩埚310的钽加热丝或钨加热丝，但是本领域技术人员可以理解，坩埚加热装置320可以采用其他加热方式并且包括其他加热结构。在本公开的一些实施例中，坩埚310可以包括各种形式的耐高温坩埚，例如钽坩埚或钨坩埚。例如，坩埚310可以是带TaC镀层的钽坩埚。硅化物蒸镀源可以包括硅化钽蒸镀源、硅化钨蒸镀源、硅化钼蒸镀源中的至少一种。硅化物蒸镀源可以被加热分解，释放出Si束流。
以硅化钽为例，通过热分解硅化钽，可以释放Si束流。如图2所示，坩埚加热装置320可以包括围绕坩埚310设置的钽加热丝，坩埚加热装置320的加热温度可以在1500-2100℃之间，例如2000℃。钽加热丝在坩埚310周围形成加热空间，以对坩埚310内的硅化钽进行加热，使其分解并释放Si束流。
TaxSiy在高温下，分解成Si蒸汽和低Si含量的碳化硅，越低含量的硅化钽，热分解温度越高。这样，热分解的气氛中几乎完全是Si的蒸气压，形成纯度很高的Si束流。例如，TaSi2蒸镀源在高温下的分解可表示如下：
5/7TaSi2＝1/7Ta5Si3+Si(束流)；
2Ta5Si3＝5Ta2Si+Si(束流)；
9/5Ta2Si＝18/5TaSi0.22+Si(束流)；
4.5TaSi0.22＝4.5Ta+Si(束流)。
图3示出根据本公开一些实施例的硅化物蒸镀源受热分解释放的Si束流的蒸汽分压的曲线图。如图3所示，Si含量越低的硅化钽化合物，其热分解温度越高，热分解的气氛几乎完全是Si的蒸气压。
在本公开的一些实施例中，例如，热束流源采用Si含量较低的TaSi2作为原材料，在近2000℃的条件下，TaSi2中的Si直接升华形成Si束流从坩埚***出，而剩下的钽化物由于未达到熔点，因而被保留下来，留在坩埚底部。
图4示出根据本公开一些实施例的Si热束源的在不同加热温度下的束流大小曲线图。如图4所示，束流与温度的关系符合蒸发源所需的束流特性，在温度超过1800℃后，随加热温度的升高，获得的高纯Si束流的大小随之快速增大。在1900℃时，束流可达到1.45A/s(87A/min)的生长速度，远大于常规Si束源的最大生长速率7A/min，完全满足Si基半导体产线上的生长要求(例如，1um/h)。
图5示出根据本公开一些实施例的Si束流的时间稳定性曲线图。如图所示，本公开的一些实施例中的Si热束源的束流在20min内稳定性较好，能够满足工业生产的需求。
在本领域中，因为熔融的Si几乎能与所有的难溶金属反应，生成二元化合物，因此传统的Si热蒸发源只能采用在Si熔点下进行小束流升华，无法满足Si化物的高速生长。在Si熔点温度下，Si的热蒸发源只能作为掺杂和低速生长用。为了实现Si的大束流蒸发，目前MBE主要采用电子束蒸发源作为Si的束流源，利用聚焦电子束在电磁场作用下聚焦到Si材料(Si锭)表面，在Si表面形成等离子区域，实现材料蒸发。虽然可以实现束流蒸发，但是存在诸多问题。例如，高功率电子束源的电子束或者其热量辐照到周围的坩埚导致放气；高能电子束产生的高能电子、正离子、以及高压部件打火等引起的离子污染；电子束源产生的束流稳定性较差，材料利用率低；电子束蒸发产生的Si束流在较大束流下会产生团簇甚至Si的液滴，引起外延薄膜的缺陷等等。
另外，目前的升华型硅源(SUSI)是利用电流直接加热高纯单晶硅做的灯丝来直接发射高纯硅束流，虽然在一定程度上避免了污染和高能离子污染，但能够产生的最大束流和总的薄膜沉积厚度分别为7A/min和5um，无法满足研发和生产需求。而且，Si基气态MBE只能采用有毒的SiH4，提高生产和实验的风险，容易造成生产事故。
在本公开的一些实施例中，利用Si与难熔金属(例如，Ta、Mo、W等)形成的硅化物(例如，TaSi2、MoSi2、WSi2)的热分解特性，在高温加热环境下，硅化物热分解为高纯度的Si蒸汽和难熔金属，从而形成高纯度的稳定Si束流。最大Si蒸汽压大于1Pa，比采用单质Si在熔点下的升华蒸发的最大值0.04Pa至少提高了25倍，能够满足硅和硅化物的工业MBE外延需求，且提高了材料利用率。
本领域技术人员可以理解，虽然本公开的一些实施例中的硅化物蒸镀源包括硅化钽，但是硅化物蒸镀源也可以是硅化钨蒸镀源、硅化钼蒸镀源。类似地，本领域技术人员可以理解，虽然本公开的一些实施例中坩埚310包括TaC镀层的Ta坩埚，但是坩埚310也可以包括WC镀层的钨坩埚。类似地，本领域技术人员可以理解，虽然本公开的实施例中加热装置320为钽加热丝，但是加热装置320也可以为钨加热丝，例如WC镀层的钨加热丝。
如图1所示，在本公开的一些实施例中，Si热束源300还可以包括水冷装置330。水冷装置330与坩埚310热耦合，能够用于与坩埚310热交换。水冷装置330可以包括循环腔(图中未示出)、进水管331、出水管332。循环腔与坩埚310热耦合，进水管331与循环腔连通，能够用于向循环腔输送冷却水，出水管332与循环腔连通，能够用于将循环腔内的冷却水排出。
在本公开的一些实施例中，Si热束源还可以包括保温外壳340，能够用于容纳坩埚310和坩埚加热装置320。保温外壳340能够保证加热装置320对坩埚310的加热温度，避免热量散失过快，以保证形成高纯度的稳定Si束流。
在本公开的一些实施例中，Si热束源还可以包括测温装置(图中未示出)，测温装置与坩埚310热耦合，能够用于检测硅化物蒸镀源的温度，以根据温度调整坩埚加热装置320，使得硅化物蒸镀源始终处于热分解温度环境中，稳定产生Si束流。
图6示出根据本公开一些实施例的分子束外延***2000的结构示意图。
如图6所示，分子束外延***2000可以包括真空腔200和Si热束源300。真空腔200能够用于容纳样品400。Si热束源300与真空腔200连通，能够用于向样品发射Si束流。
在本公开的一些实施例中，分子束外延***2000还可以包括高能电子衍射(RHEED)装置1000。RHEED装置1000至少部分地设置在真空腔100内，能够用于检测样品400的表面信息。分子束外延***2000还可以包括控制装置500。控制装置500能够基于表面信息对Si热束源300发射的Si束流进行调节或者调节其他生长相关的参数。
图7示出根据本公开一些实施例的RHEED装置1000的结构示意图。
图8示出根据本公开一些实施例的RHEED装置1000的状态示意图。
如图7和图8所示，在本公开的一些实施例中，RHEED装置1000可以包括电子束发射装置120、采集装置130、分析装置140。电子束发射装置120能够用于向样品400发射电子束。采集装置130能够用于采集样品400上的多个扫描点的多个RHEED图像。分析装置140能够用于对多个RHEED图像进行分析，以获得样品400上的膜的信息。
如图7和图8所示，在本公开的一些实施例中，分子束外延***2000还可以包括位置调节装置100。位置调节装置100能够用于调节样品400的位置，以调节电子束在样品400上的入射位置。
图9示出根据本公开一些实施例的位置调节装置100的结构示意图。图10示出根据本公开一些实施例的位置调节装置100的截面图。
如图9和图10所示，位置调节装置100可以包括驱动真空腔10、样品架20、第一驱动轴30、传动磁组件40、驱动磁组件50。样品架20位于驱动真空腔10外，能够用于承载样品，例如在架体远端的托盘上承载晶片或巴条。第一驱动轴30近端设置在驱动真空腔10内，远端与样品架20固定连接。传动磁组件40设置在第一驱动轴30近端，驱动磁组件50设置在驱动真空腔10外，且与传动磁组件40磁耦合，以驱动传动磁组件40运动，带动第一驱动轴30和样品架20运动。本领域技术人员可以理解，样品架20的运动可以包括升降和/或旋转。
如图9和图10所示，在本公开的一些实施例中，位置调节装置100还可以包括第一驱动装置60。第一驱动装置60能够用于驱动驱动磁组件50升降和/或旋转，以驱动传动磁组件40升降和/或旋转，带动第一驱动轴30和样品架20升降和/或旋转。
图11示出根据本公开一些实施例的驱动磁组件50和第一驱动装置60的结构示意图。图12示出根据本公开一些实施例的驱动磁组件50和第一驱动装置60的侧视图。
如图9-图12所示，在本公开的一些实施例中，第一驱动装置60可以包括第一电机61、第一主动齿轮(图中未示出)、第一从动齿轮62。第一主动齿轮固定设置在第一电机61的输出端上，能够随第一电机61的输出端的旋转而旋转。第一从动齿轮62固定套设在驱动磁组件50上，第一从动齿轮62与第一主动齿轮耦合(例如，啮合、通过传动齿轮组连接、同步带连接等等)，能够在第一主动齿轮的带动下旋转，驱动驱动磁组件50旋转。驱动磁组件50与传动磁组件40磁耦合，驱动磁组件50在第一驱动装置60的驱动下旋转，以带动传动磁组件40旋转，进而带动第一驱动轴30和样品架20旋转。驱动磁组件50与传动磁组件40通过磁耦合的驱动方式对第一驱动轴30进行驱动，减少设备磨损，延长设备使用寿命。
如图9-图12所示，在本公开的一些实施例中，第一驱动装置60还可以包括驱动轴承(例如，驱动轴承63a、驱动轴承63b)。驱动轴承63a和驱动轴承63b分别设置在第一驱动轴30的远端和近端，使得第一驱动轴30与驱动真空腔10转动连接，从而使第一驱动轴30能够相对于驱动真空腔10旋转，从而带动样品架20旋转。
本领域技术人员可以理解，虽然本公开的一些实施例中仅示出第一驱动装置60驱动第一驱动轴30以及样品架20旋转。但是在本公开的另一些实施例中，第一驱动装置60也可以驱动第一驱动轴30和样品架20升降。本公开中以第一驱动装置60驱动驱动磁组件50旋转为例进行描述。
如图9和图10所示，在本公开的一些实施例中，驱动真空腔10可以包括第一波纹管11、第一真空腔段12、第二驱动装置13。第一真空腔段12的远端与第一波纹管11真空密封连接。传动磁组件40设置在第一真空腔段12内，并且驱动磁组件50设置在第一真空腔段12外。第一真空腔段12与第一驱动轴30转动连接，例如通过驱动轴承63a、驱动轴承63b转动连接。第二驱动装置13与第一真空腔段12连接，能够用于通过第一波纹管11驱动第一真空腔段12升降，以带动第一驱动轴30和样品架20升降。如图2所示，第一真空腔段12的远端可以伸入第一波纹管11中，以获得更好的稳定性和真空密封性。
图13示出根据本公开一些实施例的第二驱动装置13的结构示意图。
如图9-图13所示，在本公开的一些实施例中，第二驱动装置13可以包括第二电机131、第二主动齿轮132、第二从动主齿轮(图中未示出)、第二从动副齿轮(图中未示出)、第二丝杆(例如，第二丝杆134a、第二丝杆134b、第二丝杆134c、第二丝杆134d)。第二主动齿轮132与第二电机131的输出端固定连接，能够随第二电机131的输出端旋转。第二从动主齿轮套设在第一波纹管11的远端外，与第二主动齿轮132耦合(例如，啮合、通过传动齿轮组连接、同步带连接等等)，能够在第二主动齿轮132的带动下旋转。多个第二从动副齿轮与第二从动主齿轮啮合，且围绕第二从动主齿轮周向分布，能够在第二从动主齿轮的带动下旋转。多个第二丝杆(例如，第二丝杆134a、第二丝杆134b、第二丝杆134c、第二丝杆134d)与多个第二从动副齿轮固定连接，且多个第二丝杆(例如，第二丝杆134a、第二丝杆134b、第二丝杆134c、第二丝杆134d)的近端与第一真空腔段12的远端(例如，第一真空腔段12的远端法兰、或者第一波纹管11的近端法兰)螺纹连接。多个第二丝杆(例如，第二丝杆134a、第二丝杆134b、第二丝杆134c、第二丝杆134d)的远端与第一波纹管11的远端(例如，第一波纹管11的远端法兰)转动连接。在多个第二从动副齿轮的旋转带动下，多个第二丝杆(例如，第二丝杆134a、第二丝杆134b、第二丝杆134c、第二丝杆134d)旋转，通过螺纹，驱动第一真空腔段12的远端(例如，第一真空腔段12的远端法兰、或者第一波纹管11的近端法兰)升降，带动第一真空腔段12升降。在第一真空腔段12升降过程中，第一波纹管11拉长或收缩，以提供升降距离，并且保持驱动真空腔10内的真空环境。
在本公开的一些实施例中，第一真空腔段12与第一驱动轴30转动连接，可以由第一驱动装置60驱动旋转。此外，第二驱动装置13在驱动第一真空段12升降时，带动第一驱动轴30升降，从而使得样品架20升降。在本公开的一些实施例中，样品架20能够在第一驱动装置60的驱动下旋转，在第二驱动装置13的驱动下升降，灵活调整样品20位置，提高镀膜质量，而且可以通过位置的调整，实现实时的镀膜检测。
如图9和图10所示，在本公开的一些实施例中，位置调节装置100还可以包括加热装置70和第二驱动轴80。加热装置70能够用于对样品架20上的样品进行加热，第二驱动轴80与加热装置70固定连接，能够用于驱动加热装置70升降。
如图9和图10所示，在本公开的一些实施例中，驱动真空腔10还可以包括第二波纹管14、第二真空腔段15、第三驱动装置16。第二波纹管14的远端与第一真空腔段12真空密封连接，例如通过法兰连接。第二真空腔段15的远端与第二波纹管14真空密封连接。第二真空腔段15与第二驱动轴80固定连接。第三驱动装置16与第二真空腔段15连接，能够用于驱动第二真空腔段15升降，以带动第二驱动轴80和加热装置70升降。
图14示出根据本公开一些实施例的第三驱动装置16的结构示意图。
如图9-图14所示，在本公开的一些实施例中，第三驱动装置16可以包括第三电机161、第三主动齿轮162、第三从动主齿轮(图中未示出)、第三从动副齿轮(图中未示出)、第三丝杆(例如，第三丝杆164a、第三丝杆164b、第三丝杆164c、第三丝杆164d)。第三主动齿轮162与第三电机161的输出端固定连接，能够随第三电机161的输出端旋转。第三从动主齿轮套设在第二波纹管14的远端外，与第三主动齿轮162耦合(例如，啮合、通过传动齿轮组连接、同步带连接等等)，能够在第三主动齿轮162的带动下旋转。多个第三从动副齿轮与第三从动主齿轮啮合，且围绕第三从动主齿轮周向分布，能够在第三从动主齿轮的带动下旋转。多个第三丝杆(例如，第三丝杆164a、第三丝杆164b、第三丝杆164c、第三丝杆164d)与多个第三从动副齿轮固定连接，且近端与第二真空腔段15的远端(例如，第二真空腔段15的远端法兰、或者第二波纹管14的近端法兰)螺纹连接，多个第三丝杆(例如，第三丝杆164a、第三丝杆164b、第三丝杆164c、第三丝杆164d)的远端与第二波纹管14的远端(例如，第二波纹管14的远端法兰)转动连接。在多个第三从动副齿轮的旋转带动下，多个第三丝杆(例如，第三丝杆164a、第三丝杆164b、第三丝杆164c、第三丝杆164d)旋转，通过螺纹，驱动第二真空腔段15的远端(例如，第二真空腔段15的远端法兰、或者第二波纹管14的近端法兰)升降，从而带动第二真空腔段15升降，以带动第二驱动轴80和加热装置70升降。在第二真空腔段15升降过程中，第二波纹管14拉长或收缩，以提供升降距离，并且保持驱动真空腔10内的真空环境。
如图9-图14所示，在本公开的一些实施例中，第一真空腔段12与第二真空腔段15通过第二波纹管14连接。第二驱动装置13带动第一真空腔段12升降时，第二波纹管14和第二真空腔段15也随之升降，使得第二驱动装置13能够带动样品架20和加热装置70一同升降，避免样品架20与加热装置70发生碰撞，造成设备损坏。
如图9和图10所示，在本公开的一些实施例中，第二真空腔段15位于驱动真空腔10的末端，第一驱动轴30与第二驱动轴80同轴设置，且套设在第二驱动轴80外。
在本公开的一些实施例中，位置调节装置100还可以包括热电偶(图中未示出)。热电偶与加热装置70连接，能够用于测量样品的加热温度。
在本公开一些实施例的通过调节位置装置100对样品400的位置进行调整，并使得RHEED装置1000能够对样品进行扫描，控制装置500根据扫描结果，对Si束流进行调整，以达到高质量镀膜效果。
需要指出的是，以上仅为本公开的示例性实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种Si热束源，其特征在于，包括：
硅化物蒸镀源；
坩埚，用于容纳所述硅化物蒸镀源；以及
加热装置，与所述坩埚热耦合，用于加热所述坩埚，以使所述硅化物蒸镀源释放Si束流。
2.根据权利要求1所述的Si热束源，其特征在于，还包括：
水冷装置，与所述坩埚热耦合，用于与所述坩埚热交换。
3.根据权利要求2所述的Si热束源，其特征在于，所述水冷装置包括：
循环腔，与所述坩埚热耦合；
进水管，与所述循环腔连通，用于向所述循环腔输送冷却水；以及
出水管，与所述循环腔连通，用于将所述循环腔内的冷却水排出。
4.根据权利要求1所述的Si热束源，其特征在于，所述坩埚包括钽坩埚或钨坩埚。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的Si热束源，其特征在于，还包括：
保温外壳，用于容纳所述坩埚和所述加热装置。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的Si热束源，其特征在于，还包括：
测温装置，与所述坩埚热耦合，用于检测所述硅化物蒸镀源的温度。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的Si热束源，其特征在于，所述加热装置包括围绕所述坩埚设置的钽加热丝或钨加热丝。
8.根据权利要求7所述的Si热束源，其特征在于，所述硅化物蒸镀源包括硅化钽蒸镀源、硅化钨蒸镀源、硅化钼蒸镀源中的至少一种。
9.一种分子束外延***，其特征在于，包括：
处理真空腔，用于容纳样品；
如权利要求1-8中任意一项所述的Si热束源，与所述处理真空腔连通，用于向所述样品发射Si束流。
10.根据权利要求9所述的分子束外延***，其特征在于，还包括：
高能电子衍射(RHEED)装置，至少部分地设置在所述真空腔内，用于检测所述样品的表面信息，所述高能电子衍射装置包括：
电子束发射装置，用于向样品发射电子束；
采集装置，用于采集所述样品上的多个扫描点的多个RHEED图像；
分析装置，用于对所述多个RHEED图像进行分析，以获得所述样品上的膜的信息。
11.根据权利要求9或10所述的分子束外延***，其特征在于，还包括：
位置调节装置，用于调节所述样品的位置，所述位置调节装置包括：
驱动真空腔，与所述处理真空腔连通；
样品架，位于所述驱动真空腔外，用于承载样品；
第一驱动轴，近端设置在所述驱动真空腔内，远端与所述样品架固定连接；
传动磁组件，设置在第一驱动轴近端；
驱动磁组件，设置在驱动真空腔外，且与传动磁组件磁耦合，以驱动传动磁组件运动，带动第一驱动轴和样品架运动；
第一驱动装置，用于驱动所述驱动磁组件升降和/或旋转，以驱动所述传动磁组件升降和/或旋转，带动所述第一驱动轴和所述样品架升降和/或旋转。
12.根据权利要求11所述的分子束外延***，其特征在于，所述驱动真空腔包括：
第一波纹管，
第一真空腔段，所述第一真空腔段的远端与所述第一波纹管真空密封连接，所述第一真空腔段与所述第一驱动轴转动连接；
第二驱动装置，与所述第一真空腔段连接，用于通过所述第一波纹管驱动所述第一真空腔段升降，以带动所述第一驱动轴和所述样品架升降，
其中，所述传动磁组件设置在所述第一真空腔段内，并且所述驱动磁组件设置在所述第一真空腔段外。
13.根据权利要求12所述的分子束外延***，其特征在于，所述第二驱动装置包括：
第二电机；
第二主动齿轮，与所述第二电机的输出端固定连接，能够随所述第二电机的输出端旋转；
第二从动主齿轮，套设在所述第一波纹管的远端外，与所述第二主动齿轮耦合，能够在所述第二主动齿轮的带动下旋转；
多个第二从动副齿轮，与所述第二从动主齿轮啮合，且围绕所述第二从动主齿轮周向分布，能够在所述第二从动主齿轮的带动下旋转；以及
多个第二丝杆，与所述多个第二从动副齿轮固定连接，且近端与所述第一真空腔段的远端螺纹连接，远端与所述第一波纹管的远端转动连接，以在所述多个第二从动副齿轮的旋转带动下，带动所述第一真空腔段升降。
14.根据权利要求12所述的分子束外延***，其特征在于，所述位置调节装置还包括：
加热装置，用于对所述样品架上的样品进行加热；
第二驱动轴，与所述加热装置固定连接，用于驱动所述加热装置升降，其中，所述第一驱动轴与所述第二驱动轴同轴设置，且套设在所述第二驱动轴外。
15.根据权利要求14所述的分子束外延***，其特征在于，所述驱动真空腔还包括：
第二波纹管，所述第二波纹管的远端与所述第一真空腔段真空密封连接；
第二真空腔段，所述第二真空腔段的远端与所述第二波纹管真空密封连接，所述第二真空腔段与所述第二驱动轴固定连接；以及
第三驱动装置，与所述第二真空腔段连接，用于驱动所述第二真空腔段升降，以带动所述第二驱动轴和所述加热装置升降。
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