[實用新型]一種新型MOCVD反應裝置

有效

• 申請號: 201220106096.6
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN202543317U
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 孫明;莊文榮
• 申請（專利權）人: 江蘇漢萊科技有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/455
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

[0001]?本實用新型涉及一種MOCVD新裝置，屬于MOCVD設備領域。

背景技術

MOCVD即Metal-Organic?Chemical?Vapor?Deposition，中文名稱金屬有機化學氣相沉積，?是以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有機化合物和V、Ⅵ族元素的氫化物等作為晶體生長源材料，以熱分解反應方式在襯底上進行氣相外延，生長各種Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。傳統MOCVD反應裝置如附圖9包括：控制系統1’、混氣箱2’、?反應腔3’、傳送箱4’、尾氣處理系統5’，他們之間通過控制系統1’實現相互導通。控制系統內設置有控制PLC、壓力控制器、紅外線光纖溫度顯示器、各項數字及模擬輸出接收模塊，用于控制氣體混合系統內氣動閥件開啟及關閉、電子式流量控制器信號輸出及接收、電子式壓力控制器信號輸出及接收，各項感測組件信號顯示、警告信號顯示及自動程序執行壘晶配方。氣體混合系統內設置有各種氣動閥件，電子式流量控制器、電子式壓力控制器，主要控制載流氣體的種類及流量，各種原料氣體的開關、流量大小、進入反應腔前的壓力大小、各項原料氣體的混合。傳送箱用于將需要壘晶的襯底通過機械手臂送入反應腔，壘晶完成后再用機械手臂送入傳送箱。反應腔內設置有紅外線測溫儀、加熱用石墨載盤、噴淋頭、高溫加熱裝置等。尾氣處理系統包括淋洗塔、酸性、堿性、毒性氣體收集裝置、集塵裝置和排氣氮化裝置組成，以使反應后排出裝置的有毒物質濃度達到國家規定排放標準以下。

MOCVD設備長期以來一直依賴進口，其價格昂貴，導致半導體光源價格拘于高位，不利推廣，國內由于不掌握關鍵設備技術，反過來極大地制約了材料技術和器件性能的提高，制約了我國光電子產業的進一步發展，也成了發展我國高端光電子器件的瓶頸。這就要求我們能自己掌握MOCVD設備特別是反應系統的設計與制造技術，實現光電子產業的一個重大突破。

壘晶的重要指標之一，就是組分的均勻性，在MOCVD技術中，要生長出一定厚度，并組分均勻的大面積壘晶材料，基片各處的生長速度以及到達基片的反應物濃度應盡量均勻一致是目前亟待解決的問題。

發明內容

本實用新型目的公開了一種新的MOCVD反應裝置，以便于用于大尺寸芯片的制作，并節約了壘晶所用的原材料，提高壘晶均勻性，保證壘晶的質量。

本系統包括電控裝置、混氣裝置、倒置圓柱形反應腔、與倒置圓柱形反應腔匹配的傳送腔與待送腔、尾氣處理裝置，他們之間與傳統MOCVD一樣是通過電控裝置實現相互導通。電控裝置內設置有控制PLC、壓力控制器、紅外線光纖溫度顯示器、各項數字及模擬輸出接收模塊，用于控制氣體混合系統內氣動閥件開啟及關閉、電子式流量控制器信號輸出及接收、電子式壓力控制器信號輸出及接收，各項感測組件信號顯示、警告信號顯示及自動程序執行壘晶配方。混氣裝置內設置有各種氣動閥件，電子式流量控制器、電子式壓力控制器，主要控制載流氣體的種類及流量，各種原料氣體的開關、流量大小、進入反應腔前的壓力大小、各項原料氣體的混合。本實用新型創新點之一在于倒置圓柱形反應腔，及與倒置圓柱形反應腔匹配的傳送腔與待送腔，他們與反應腔形狀相同，并排列在同一直線上，待送腔的出口與反應腔的進口對應，反應腔的出口與傳送腔的進口對應，待送腔用于放置等待壘晶的襯底基座，待送腔內的傳送軸進口端高于出口端，并且出口端與反應腔內的軸等高，當打開待送腔出口端蓋子及反應腔進口端蓋子后傳送基座隨重力的作用，向反應腔傳送。關閉反應腔進口端蓋子開始壘晶反應，壘晶結束后打開傳送腔進口端蓋子，打開反應腔出口端蓋子，傳送式基座在氣體壓力及電輻射力的作用下向傳送腔傳送，傳送腔進口端固定軸與反應腔軸等高，出口端軸略低于進口端，便于傳送式基座傳送入傳送腔，等待下一道工序，整個過程取代了傳統機械手臂傳送。尾氣處理系統包括淋洗塔、酸性、堿性、毒性氣體收集裝置、集塵裝置和排氣氮化裝置組成，以使反應后排出裝置的有毒物質濃度達到國家規定排放標準以下。

所述倒置圓柱形反應腔內設置了傳送式基座、固定的傳送軸、轉動式噴淋盤、排氣口、紅外測溫器等。本實用新型創新點之二在于反應腔內的傳送式基座、固定的傳送軸、轉動式噴淋盤。

所述傳送式基座上表面位于圓柱形反應腔的中間，因基座上部是圓弧型的反應腔，氣體束噴射到襯底后有反射，倒置圓柱形反應腔腔壁對其有抵擋，并回射到襯底上，節約了原材料，如圖8所示。