MOCVD設(shè)備結(jié)構(gòu)及維護(hù)PPT課件

1、目錄目錄一一.MOCVD.MOCVD簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介二二. .反應(yīng)腔介紹反應(yīng)腔介紹三三.TS .TS 機(jī)臺(tái)的氣體運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)臺(tái)的氣體運(yùn)輸系統(tǒng)四四.TS.TS機(jī)臺(tái)運(yùn)行檢查及維護(hù)保養(yǎng)機(jī)臺(tái)運(yùn)行檢查及維護(hù)保養(yǎng)第1頁(yè)/共23頁(yè) MOCVD是在氣相外延生長(zhǎng)(VPE)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型氣相外延生長(zhǎng)技術(shù)。 Metal-organic Chemical Vapor Deposition 金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀原理MOCVD是以族、族元素的有機(jī)化合物和V、族元素的氫化物等作為晶體生長(zhǎng)源材料，以熱分解反應(yīng)方式在襯底上進(jìn)行氣相外延，生長(zhǎng)各種-V族、-族化合物半導(dǎo)體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。通常MOCVD系

2、統(tǒng)中的晶體生長(zhǎng)都是在常壓或低壓(10-100Torr)下通H2的冷壁石英(不銹鋼)反應(yīng)室中進(jìn)行，襯底溫度為500-1200,用射頻感應(yīng)加熱石墨基座(襯底基片在石墨基座上方),H2通過(guò)溫度可控的液體源鼓泡攜帶金屬有機(jī)物到生長(zhǎng)區(qū)。一一.MOCVD.MOCVD簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介第2頁(yè)/共23頁(yè)系統(tǒng)組成 因?yàn)镸OCVD生長(zhǎng)使用的源是易燃、易爆、毒性很大的物質(zhì)，并且要生長(zhǎng)多組分、大面積、薄層和超薄層異質(zhì)材料。因此在MOCVD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想上，通常要考慮系統(tǒng)密封性，流量、溫度控制要精確，組分變換要迅速，系統(tǒng)要緊湊等。一般系統(tǒng)組成：加熱系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，氣體運(yùn)輸系統(tǒng)及尾氣處理系統(tǒng)，控制系統(tǒng)。第3頁(yè)/共23頁(yè)第4頁(yè)/共2

3、3頁(yè)二二. .反應(yīng)腔介紹反應(yīng)腔介紹由于反應(yīng)腔對(duì)外延生長(zhǎng)非常重要，所以目由于反應(yīng)腔對(duì)外延生長(zhǎng)非常重要，所以目前市面上主要的反應(yīng)腔設(shè)計(jì)為以下四種：前市面上主要的反應(yīng)腔設(shè)計(jì)為以下四種：1.1.近耦合噴淋設(shè)計(jì)（近耦合噴淋設(shè)計(jì)（AIXTRON TSAIXTRON TS系列）系列）第5頁(yè)/共23頁(yè)2.2.三層式氣體噴嘴設(shè)計(jì)三層式氣體噴嘴設(shè)計(jì)（AIXTRON GAIXTRON G系列）系列）第6頁(yè)/共23頁(yè)3.3.旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)腔（旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)腔（VeecoVeeco） 注： 旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)腔,是一種帶有旋轉(zhuǎn)盤(pán)的立式反應(yīng)腔。襯底片放置在高速旋轉(zhuǎn)的盤(pán)上并被加熱到合適的生長(zhǎng)溫度，反應(yīng)物在初始階段因高速旋轉(zhuǎn)盤(pán)的牽引力被豎直

4、向下地泵入,然后偏斜形成一個(gè)與襯底片托盤(pán)平行的流動(dòng)區(qū)域，可以使反應(yīng)物獲得最佳的反應(yīng)條件。第7頁(yè)/共23頁(yè)4.4.雙氣流反應(yīng)腔（日亞）雙氣流反應(yīng)腔（日亞）第8頁(yè)/共23頁(yè) 因?yàn)槲覀児局饕a(chǎn)機(jī)臺(tái)為因?yàn)槲覀児局饕a(chǎn)機(jī)臺(tái)為AIXTRON AIXTRON TSTS機(jī)臺(tái)和機(jī)臺(tái)和G5G5機(jī)臺(tái)，所以針對(duì)機(jī)臺(tái)，所以針對(duì)TSTS和和G5G5由我和王由我和王明軍作一個(gè)簡(jiǎn)單的反應(yīng)腔介紹。明軍作一個(gè)簡(jiǎn)單的反應(yīng)腔介紹。 TS TS 近耦合噴淋反應(yīng)腔近耦合噴淋反應(yīng)腔A ThermocoupleB Tungsten heaterC Gas inletD ShowerheadE Reactor lidF Optical

5、 probeG Showerhead water coolingH Double O-ring sealI SusceptorJ Water cooled chamberK Quartz linerL Susceptor supportM Exhaust第9頁(yè)/共23頁(yè) Upper plenum:Feeds the group III elements using metal organics Lower plenum:Feeds the group V elements using hydride gases such as NH3 or AsH3A Showerhead CapB Show

6、erhead BodyC Upper plenumD Lower plenumE Water coolingShowerhead第10頁(yè)/共23頁(yè)Tungsten heater Zone A: Center Zone B: Middle Zone C: Outside第11頁(yè)/共23頁(yè)Temperature control unitA Eurotherm controllerB Thermocouple in the center of the heater coils第12頁(yè)/共23頁(yè)第13頁(yè)/共23頁(yè)三三.TS.TS機(jī)臺(tái)氣體運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)臺(tái)氣體運(yùn)輸系統(tǒng) 氣體輸運(yùn)系統(tǒng)的作用為向反應(yīng)室輸送各種反應(yīng)

7、氣體。該系統(tǒng)要能夠精確的控制反應(yīng)氣體的濃度、流量、流速以及不同氣體送入的時(shí)間和前后順序，從而按設(shè)計(jì)好的工藝方案生長(zhǎng)特定組分和結(jié)構(gòu)的外延層。氣體輸運(yùn)系統(tǒng)包括源供給系統(tǒng)，Run/Vent 主管路，吹掃管路，檢漏管路和尾氣處理系統(tǒng)。第14頁(yè)/共23頁(yè)Gas symbols diagram第15頁(yè)/共23頁(yè)S S2 2位位4 4通換向閥通換向閥第16頁(yè)/共23頁(yè)N2 purifierH2 purifier HygrometerGas dosing unit for hydride sourceGas dosing unit for MO sourceMO bubblerGas supply for h

8、ydride sourcesGas supply for run linesHydride run lineHydride vent lineGas supply for auxiliary gas pipesPurging - reactor sight glassMO1 run lineMO1 vent lineMO run bypassMO2 run lineMO2 vent lineGas supply for ventingGas supply for MO2 sourcesGas supply for MO1 sourcesMO vacuum (for changing the MO bubblerNH3 purifier第17頁(yè)/共23頁(yè)Reactor purges第18頁(yè)/共23頁(yè)Hydride source