MOCVD设备结构及维护.ppt

MOCVD设备结构设备结构目录一.MOCVD简介二.反应腔介绍三.TS机台的气体运输系统四.TS机台运行检查及维护保养MOCVDMOCVD是在气相外延生长是在气相外延生长(VPE)(VPE)的基础上发展起来的一的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。种新型气相外延生长技术。MMetal-etal-o organicrganicC ChemicalhemicalV VaporaporD Depositioneposition金属有机化合物化学气相沉淀金属有机化合物化学气相沉淀原理原理MOCVDMOCVD是以是以族、族、族元素的有机化合物和族元素的有机化合物和V V、族元素族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种进行气相外延，生长各种-V-V族、族、-族化合物半导体以及它族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。通常们的多元固溶体的薄层单晶材料。通常MOCVDMOCVD系统中的晶体系统中的晶体生长都是在常压或低压生长都是在常压或低压(10-100Torr)(10-100Torr)下通下通H2H2的冷壁石英的冷壁石英(不锈钢不锈钢)反应室中进行，衬底温度为反应室中进行，衬底温度为500-1200500-1200,用射频感应加热石墨基用射频感应加热石墨基座座(衬底基片在石墨基座上方衬底基片在石墨基座上方),H2),H2通过温度可控的液体源鼓泡携通过温度可控的液体源鼓泡携带金属有机物到生长区。带金属有机物到生长区。一.MOCVD简介系统组成 因为MOCVD生长使用的源是易燃、易爆、毒性很大的物质，并且要生长多组分、大面积、薄层和超薄层异质材料。因此在MOCVD系统的设计思想上，通常要考虑系统密封性，流量、温度控制要精确，组分变换要迅速，系统要紧凑等。一般系统组成：加热系统，冷却系统，气体运输系统及尾气处理系统，控制系统。二.反应腔介绍由于反应腔对外延生长非常重要，所以目前市面上主要的反应腔设计为以下四种：1.近耦合喷淋设计（AIXTRONTS系列）2.三层式气体喷嘴设计（AIXTRONG系列）3.旋转式反应腔（Veeco）注：旋转式反应腔,是一种带有旋转盘的立式反应腔。衬底片放置在高速旋转的盘上并被加热到合适的生长温度，反应物在初始阶段因高速旋转盘的牵引力被竖直向下地泵入,然后偏斜形成一个与衬底片托盘平行的流动区域，可以使反应物获得最佳的反应条件。4.双气流反应腔（日亚）因为我们公司主要生产机台为AIXTRONTS机台和G5机台，所以针对TS和G5由我和王明军作一个简单的反应腔介绍。TS近耦合喷淋反应腔AThermocoupleBTungstenheaterCGasinletDShowerheadEReactorlidFOpticalprobeGShowerheadwatercoolingHDoubleO-ringsealISusceptorJWatercooledchamberKQuartzlinerLSusceptorsupportMExhaustUpperplenum:FeedsthegroupIIIelementsusingmetalorganicsLowerplenum:FeedsthegroupVelementsusinghydridegasessuchasNH3orAsH3A Showerhead CapB Showerhead BodyC Upper plenumD Lower plenumE Water coolingShowerheadTungstenheater Zone A:Center Zone B:Middle Zone C:OutsideTemperaturecontrolunitA Eurotherm controllerB Thermocouple in the center of the heater coils三.TS机台气体运输系统 气体输运系统的作用为向反应室输送各种反应气体。该系统要能够精确的控制反应气体的浓度、流量、流速以及不同气体送入的时间和前后顺序，从而按设计好的工艺方案生长特定组分和结构的外延层。气体输运系统包括源供给系统，Run/Vent 主管路，吹扫管路，检漏管路和尾气处理系统。Gas symbolsdiagramS2位4通换向阀N2 purifierH2 purifier HygrometerGas dosing unit for hydride sourceGas dosing unit for MO sourceMO bubblerGas supply for hydride 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 bubblerNH3purifierReactorpurgesHydridesourceSiH4eg:Growthn(-)GaNSi=12Sourceto80Diluteto320Injectto60MOsource