MOCVD设备结构及维护.ppt

MOCVD设备结构 第一页，编辑于星期三：一点 三分。 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 第二页，编辑于星期三：一点 三分。  MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。 Metal-organic?Chemical?Vapor?Deposition  金属有机化合物化学气相沉淀原理　　MOCVD是以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和V、Ⅵ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进行气相外延，生长各种Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ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MOCVD系统中的晶体生长都是在常压或低压(10-100Torr)下通H2的冷壁石英(不锈钢)反应室中进行，衬底温度为500-1200℃,用射频感应加热石墨基座(衬底基片在石墨基座上方),H2通过温度可控的液体源鼓泡携带金属有机物到生长区。 一.MOCVD简介 第三页，编辑于星期三：一点 三分。 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。 第四页，编辑于星期三：一点 三分。 第五页，编辑于星期三：一点 三分。 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（AIXTRON TS系列） 第六页，编辑于星期三：一点 三分。 2.三层式气体喷嘴设计（AIXTRON G系列） 第七页，编辑于星期三：一点 三分。 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。 第八页，编辑于星期三：一点 三分。 4.双气流反应腔（日亚） 第九页，编辑于星期三：一点 三分。 因为我们公司主要生产机台为AIXTRON TS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 A Thermocouple B Tungsten heater C Gas inlet D Showerhead E Reactor lid F Optical probe G Showerhead water cooling H Double O-ring seal I Susceptor J Water cooled chamber K Quartz liner L Susceptor support M Exhaust 第十页，编辑于星期三：一点 三分。 Upper plenum: Feeds the group III elements using metal organics Lower plenum: Feeds the group V elements using hydride gases such as NH3 or AsH3 A Showerhead Cap B Showerhead Body C Upper plenum D Lower plenum E Water cooling Showerhead 第十一页，编辑于星期三：一点 三分。 Tungsten heater ? Zone A: Center ? Zone B: Middle ? Zone C: Outside 第十二页，编辑于星期三：一点 三分。 Temperature control unit A Eurotherm controller B Thermocouple in the center of the heater coils 第十三页，编辑于星期三：一点 三分。 第十四页，编辑于星期三：一点 三分。 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。 第十五页，编辑于星期三：一点 三分。 Gas symbols diagram