MOCVD設(shè)備結(jié)構(gòu)及維護-文檔資料

1、MOCVD設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)備結(jié)構(gòu)目錄目錄一一.MOCVD.MOCVD簡介簡介二二. .反應腔介紹反應腔介紹三三.TS .TS 機臺的氣體運輸系統(tǒng)機臺的氣體運輸系統(tǒng)四四.TS.TS機臺運行檢查及維護保養(yǎng)機臺運行檢查及維護保養(yǎng) MOCVD是在氣相外延生長(VPE)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型氣相外延生長技術(shù)。 M Metal-o organic C Chemical V Vapor D Deposition 金屬有機化合物化學氣相沉淀原理原理MOCVD是以族、族元素的有機化合物和V、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-V族、-族化合物半導體以及它們的多元固溶

2、體的薄層單晶材料。通常MOCVD系統(tǒng)中的晶體生長都是在常壓或低壓(10-100Torr)下通H2的冷壁石英(不銹鋼)反應室中進行，襯底溫度為500-1200,用射頻感應加熱石墨基座(襯底基片在石墨基座上方),H2通過溫度可控的液體源鼓泡攜帶金屬有機物到生長區(qū)。一一.MOCVD.MOCVD簡介簡介系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 因為MOCVD生長使用的源是易燃、易爆、毒性很大的物質(zhì)，并且要生長多組分、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)，氣體運輸系統(tǒng)及尾氣處理系統(tǒng)，控制系統(tǒng)。二

3、二. .反應腔介紹反應腔介紹由于反應腔對外延生長非常重要，所以目由于反應腔對外延生長非常重要，所以目前市面上主要的反應腔設(shè)計為以下四種：前市面上主要的反應腔設(shè)計為以下四種：1.1.近耦合噴淋設(shè)計（近耦合噴淋設(shè)計（AIXTRON TSAIXTRON TS系列）系列）2.2.三層式氣體噴嘴設(shè)計（三層式氣體噴嘴設(shè)計（AIXTRON GAIXTRON G系列）系列）3.3.旋轉(zhuǎn)式反應腔（旋轉(zhuǎn)式反應腔（VeecoVeeco） 注：注： 旋轉(zhuǎn)式反應腔,是一種帶有旋轉(zhuǎn)盤的立式反應腔。襯底片放置在高速旋轉(zhuǎn)的盤上并被加熱到合適的生長溫度，反應物在初始階段因高速旋轉(zhuǎn)盤的牽引力被豎直向下地泵入,然后偏斜形成一個與襯

4、底片托盤平行的流動區(qū)域，可以使反應物獲得最佳的反應條件。4.4.雙氣流反應腔（日亞）雙氣流反應腔（日亞） 因為我們公司主要生產(chǎn)機臺為因為我們公司主要生產(chǎn)機臺為AIXTRON AIXTRON TSTS機臺和機臺和G5G5機臺，所以針對機臺，所以針對TSTS和和G5G5由我和王由我和王明軍作一個簡單的反應腔介紹。明軍作一個簡單的反應腔介紹。 TS TS 近耦合噴淋反應腔近耦合噴淋反應腔A ThermocoupleA ThermocoupleB Tungsten heaterB Tungsten heaterC Gas inletC Gas inletD ShowerheadD Showerhead

5、E Reactor lidE Reactor lidF Optical probeF Optical probeG Showerhead water coolingG Showerhead water coolingH Double O-ring sealH Double O-ring sealI SusceptorI SusceptorJ Water cooled chamberJ Water cooled chamberK Quartz linerK Quartz linerL Susceptor supportL Susceptor supportM ExhaustM Exhaust U

6、pper plenum: Upper plenum:Feeds the group III elements using metal organicsFeeds the group III elements using metal organics Lower plenum:Lower plenum:Feeds the group V elements using hydride gases such as NH3 or Feeds the group V elements using hydride gases such as NH3 or AsH3AsH3A Showerhead CapA

7、 Showerhead CapB Showerhead BodyB Showerhead BodyC Upper plenumC Upper plenumD Lower plenumD Lower plenumE Water coolingE Water coolingShowerheadShowerheadTungsten heaterTungsten heater Zone A: Center Zone B: Middle Zone C: OutsideTemperature control unitTemperature control unitA Eurotherm controlle

8、rA Eurotherm controllerB Thermocouple in the center of the heater coilsB Thermocouple in the center of the heater coils三三.TS.TS機臺氣體運輸系統(tǒng)機臺氣體運輸系統(tǒng) 氣體輸運系統(tǒng)的作用為向反應室輸送各種反應氣體。該系統(tǒng)要氣體輸運系統(tǒng)的作用為向反應室輸送各種反應氣體。該系統(tǒng)要能夠精確的控制反應氣體的濃度、流量、流速以及不同氣體送入的能夠精確的控制反應氣體的濃度、流量、流速以及不同氣體送入的時間和前后順序，從而按設(shè)計好的工藝方案生長特定組分和結(jié)構(gòu)的時間和前后順序，從而按設(shè)計好的

9、工藝方案生長特定組分和結(jié)構(gòu)的外延層。氣體輸運系統(tǒng)包括源供給系統(tǒng)，外延層。氣體輸運系統(tǒng)包括源供給系統(tǒng)，Run/Vent Run/Vent 主管路，吹掃管主管路，吹掃管路，檢漏管路和尾氣處理系統(tǒng)。路，檢漏管路和尾氣處理系統(tǒng)。GasGas symbols diagramsymbols diagramS S2 2位位4 4通換向閥通換向閥N2 purifierN2 purifierH2 purifier H2 purifier HygrometerHygrometerGas dosing unit for Gas dosing unit for hydride sourcehydride source

10、Gas dosing unit for MO sourceGas dosing unit for MO sourceMO bubblerMO bubblerGas supply Gas supply for hydride for hydride sourcessourcesGas supply Gas supply for run for run lineslinesHydride run lineHydride run lineHydride vent lineHydride vent lineGas supply Gas supply for auxiliary for auxiliar

11、y gas pipesgas pipesPurging - Purging - reactor reactor sight glasssight glassMO1 run lineMO1 run lineMO1 vent lineMO1 vent lineMO run bypassMO run bypassMO2 run lineMO2 run lineMO2 vent lineMO2 vent lineGas Gas supply supply for for ventingventingGas supply for Gas supply for MO2 sourcesMO2 sourcesGas Gas supply supply for MO1 for MO1 sourcessourcesMO vacuum (for MO vacuum (for changing the MO changing the MO b