[實用新型]一種LED外延片倒置MOCVD反應爐

有效

• 申請號: 201320587740.0
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN203530483U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 樊志濱;陳依新;王勇飛
• 申請（專利權）人: 北京思捷愛普半導體設備有限公司
• 主分類號: C30B25/12
• 分類號: C30B25/12
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本實用新型屬于半導體外延生長設備領域，特別涉及到MOCVD反應爐的結構。

背景技術

近年來，LED生產技術不斷進步，生產成本不斷降低，亮度不斷提高。以其能耗低、壽命長、無污染、體積小等優點得以迅猛發展。LED在室內外顯示屏、交通燈、照明市場得到廣泛的應用。人們對LED器件的可靠性提出了新的要求和挑戰。主要表現為不能出現死燈、暗燈等一系列可靠性問題。此問題的根源在于外延生長過程中產生了顆粒缺陷外延片。

LED是一種將電能轉化成光能的摻有雜質的半導體固體器件，它的結構主要是PN結芯片、電極和光學系統組成。LED的生產工藝比較復雜，一般要經過外延片制作、氮氣封裝、外延生長、芯片前工藝、研磨切割、點測分選、封裝等主要步驟。其中外延生長決定了LED發光顏色、發光亮度以及可靠性，因此外延生長所使用的設備MOCVD是LED生產中的核心設備。然而，利用過去的MOCVD設備生長外延時，襯底的外延生長面均是朝上的。Ⅲ族源和Ⅴ族源在反應室內反應生成相應的化合物晶體，部分化合物晶體依附在爐蓋下表面，并且逐漸長大。部分化合物晶體脫落，落在襯底的上表面，這樣就形成外延生長過程中產生了顆粒缺陷外延片。

而市場主流MOCVD設備的反應爐的爐體、排氣整流罩、加熱器、冷卻板、氣體噴嘴等零部件都是相對固定的，取片、裝片工作，完全由人工手動打開爐蓋進行操作。以49片機換片為例，大致工序及耗時如下：反應腔室抽真空（5min）—腔室充入高純氮氣（5min）——腔室降溫至50℃以下（15min）——開爐蓋并人工手動取片（11min）——清掃顆粒（2min）——人工手動裝片（12min）——清掃顆粒并關爐蓋（3min）——腔室抽真空（5min），開始外延生長。共耗時58min，耗費能源及有效生產用時、降低生產效率。同時，在打開爐蓋后，還存在反應腔室被污染的風險。

外延生長對氣流場和熱場的均勻性要求很高，主盤的旋轉可以消除氣流場的不均性和圓周方向的熱場不均勻性。然而熱場徑向的不均勻性很難消除，這就導致徑向方向的外延均勻性差。

發明內容

為了解決由上述原因導致的外延片顆粒缺陷問題、手動取片、裝片費時耗力問題以及外延生長均勻性差的問題，本實用新型提出了一種LED外延片倒置、可自動更換基盤以及基盤和衛星盤同時旋轉的MOCVD反應爐。

一種LED外延片倒置MOCVD反應爐，包括爐體1、固定在爐體頂部的爐蓋2，其特征在于，在爐體側壁上開有過渡口25，過渡口上固定有插板閥26，爐蓋通過插銷裝置3固定圓環狀的且截面形狀為L形狀的基盤承載部13，爐體內部旋轉軸8通過磁流體7連接有基盤16，源料氣體導入管21、石英板17、排氣整流罩23固定在爐底18；

所述的基盤承載部13上依次安裝有基盤滑軌環28、基盤16、固定式齒環14，基盤上依次安裝有衛星盤滑軌環27、衛星盤15、均熱板29，多個衛星盤15上端邊緣為齒狀結構，與固定式齒環14嚙合，基盤滑軌環27、衛星盤滑軌環28是由上部的圓環狀的且截面形狀為凸字形狀的滑軌、下部的圓環狀的且截面形狀為凹字形狀的滑軌及中間的滾珠組成，外延襯底片12生長面向下放置在衛星盤15凹槽中后將均熱板29蓋上。

進一步，所述的基盤承載部13上依次安裝有基盤滑軌環28、基盤16、固定式齒環14，基盤上依次安裝有衛星盤滑軌環27、衛星盤15、均熱板29，此部分整體由機械臂30托舉，搬入、搬出反應爐腔室。

進一步，爐底18與爐體1由波紋管24相連，通過安裝外置氣缸控制爐底18整體升降。

實現上述有益效果的技術方案為，一種LED外延片倒置MOCVD反應爐，包括爐體、固定在爐體頂部的爐蓋，在爐體側壁上開有過渡口，過渡口上固定有插板閥。爐蓋冷卻水進口、爐蓋冷卻水出口、氫氣進口、連接在爐蓋上方，爐蓋下方安裝有插銷裝置，插銷材質是電磁鐵，通過改變線圈的電流方向控制插銷的動作。加熱器、隔熱板連接在爐蓋下方。旋轉軸通過固定在爐蓋上的磁流體連接伺服電機及基盤。爐蓋的設計部分組成了反應爐的加熱系統，以及基盤、衛星盤的旋轉系統。爐底連接波紋管，并安裝有石英板、爐底冷卻水進口、爐底冷卻水出口、排氣整流罩、排氣口以及源料氣體導入管。排氣整流罩上開有排氣孔，通過控制排氣量，可保證控制反應腔室內的壓力平衡，整流罩和石英板在反應爐內隔離出外延生長空間，并且由爐蓋氫氣進口導入氫氣，使外延生長空間與基盤上部加熱空間壓力保持一致，既保證了不會有顆粒進入生長空間，又可避免Ⅲ族源和Ⅴ族源制程氣體進入其它空間凝結。