一種倒置mocvd反應(yīng)爐的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種倒置MOCVD反應(yīng)爐屬于半導(dǎo)體外延生長(zhǎng)設(shè)備領(lǐng)域，包括爐體、固定在爐體內(nèi)的排氣罩基座和固定在爐體頂部的爐蓋，在爐體側(cè)壁上開(kāi)有開(kāi)口，開(kāi)口上固定有插板閥，爐體內(nèi)部通過(guò)轉(zhuǎn)軸連接有石墨基盤(pán)，排氣罩基座固定在外延片基盤(pán)外側(cè)且通過(guò)升降汽缸與爐體底部連接到一起。本技術(shù)方案中，反應(yīng)室內(nèi)的壓強(qiáng)大于石墨基盤(pán)內(nèi)的壓強(qiáng)，通過(guò)壓強(qiáng)差將襯底緊緊的壓在石墨基盤(pán)的相應(yīng)位置。石墨基盤(pán)的旋轉(zhuǎn)消除了氣流場(chǎng)的不均勻性和熱場(chǎng)的不均勻性，使外延生長(zhǎng)更加均勻。外延生長(zhǎng)面向下，Ⅲ族源和Ⅴ族源在反應(yīng)室內(nèi)反應(yīng)生成的化合物晶體就不會(huì)落在外延生長(zhǎng)面上，徹底解決了顆粒缺陷外延片問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種倒置MOCVD反應(yīng)爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體外延生長(zhǎng)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及到MOCVD反應(yīng)爐的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，LED生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步，生產(chǎn)成本不斷降低，亮度不斷提高。以其能耗低、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染、體積小等優(yōu)點(diǎn)得以迅猛發(fā)展。LED在室內(nèi)外顯示屏、交通燈、照明市場(chǎng)得到廣泛的應(yīng)用。人們對(duì)LED器件的可靠性提出了新的要求和挑戰(zhàn)。主要表現(xiàn)為不能出現(xiàn)死燈、暗燈等一系列可靠性問(wèn)題。此問(wèn)題的根源在于外延生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生了顆粒缺陷外延片。
[0003]LED是一種將電能轉(zhuǎn)化成光能的摻有雜質(zhì)的半導(dǎo)體固體器件，它的結(jié)構(gòu)主要是PN結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)組成。LED的生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，一般要經(jīng)過(guò)外延片制作、氮?dú)夥庋b、外延生長(zhǎng)、芯片前工藝、研磨切割、點(diǎn)測(cè)分選、封裝等主要步驟。其中外延生長(zhǎng)決定了 LED發(fā)光顏色、發(fā)光亮度以及可靠性，因此外延生長(zhǎng)所使用的設(shè)備MOCVD是LED生產(chǎn)中的核心設(shè)備。然而，利用過(guò)去的MOCVD設(shè)備生長(zhǎng)外延時(shí)，襯底的外延生長(zhǎng)面均是朝上的。III族源和V族源在反應(yīng)室內(nèi)反應(yīng)生成相應(yīng)的化合物晶體，部分化合物晶體依附在爐蓋石墨護(hù)罩的下表面，并且逐漸長(zhǎng)大。部分長(zhǎng)大化合物晶體脫落，落在襯底的上表面。部分化合物晶體在III族源和V族源的氣流中長(zhǎng)大并落在襯底的上表面。這樣就形成外延生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生了顆粒缺陷外延片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決由上述原因?qū)е碌念w粒缺陷外延片問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種倒置MOCVD反應(yīng)爐。
[0005]實(shí)現(xiàn)上述有益效果的技術(shù)方案為，1、一種倒置MOCVD反應(yīng)爐，其特征在于:包括爐筒，爐筒側(cè)面有開(kāi)口，插板閥與開(kāi)口處矩形法蘭相連接；爐筒上方與爐蓋相連接，第二磁流體、石墨護(hù)罩以及第一磁流體支架與爐蓋相連接，第一磁流體固定在第一磁流體支架上，負(fù)壓排氣口與第一磁流體連接，負(fù)壓排氣口在爐筒上方；同步帶輪固定在第二磁流體上，第二磁流體下方連接有石墨基盤(pán)，石墨基盤(pán)的下表面載有襯底；爐筒的下方與爐底相連接，排氣口、焊接式波紋管、支架、MO源進(jìn)氣部件、水冷電極及氣缸與爐底相連接，焊接式波紋管上方與排氣罩基座連接，排氣罩基座與排氣罩連接；支架上方與鑰隔熱板連接，鑰隔熱板上面是鎢隔熱板，鎢隔熱板上面放有加熱器支架，加熱器支架上方固定加熱器，加熱器上方有一片石英護(hù)板；水冷電極上方與石墨電極連接，石墨電極與加熱器連接；氣缸的上方與排氣罩基座連接，氣缸帶動(dòng)排氣罩基座上下動(dòng)作。
[0006]進(jìn)一步，MO源進(jìn)氣部件固定在爐底中心線上。
[0007]本技術(shù)方案中，反應(yīng)室內(nèi)的壓強(qiáng)大于石墨基盤(pán)內(nèi)的壓強(qiáng)，通過(guò)壓強(qiáng)差將襯底緊緊的壓在石墨基盤(pán)的相應(yīng)位置。石墨基盤(pán)的旋轉(zhuǎn)消除了氣流場(chǎng)的不均勻性和熱場(chǎng)的不均勻性，使外延生長(zhǎng)更加均勻。外延生長(zhǎng)面向下，III族源和V族源在反應(yīng)室內(nèi)反應(yīng)生成的化合物晶體就不會(huì)落在外延生長(zhǎng)面上，徹底解決了顆粒缺陷外延片問(wèn)題。[0008]所述石墨基盤(pán)中空部位通過(guò)空與放襯底的凹臺(tái)相通，放置襯底的凹面是凹凸環(huán)形相間的，這樣使襯底受力均勻，保護(hù)襯底不被破壞。石墨基盤(pán)的上面與磁流體連接，保證了旋轉(zhuǎn)式的密封性。
[0009]MO源進(jìn)氣部件是固定在爐底，特氣管路接入此處。本技術(shù)方案中，由于設(shè)備需要定期維護(hù)，在維護(hù)過(guò)程中開(kāi)合爐蓋不涉及特氣管路的斷開(kāi)，從而保證了整個(gè)特氣管路的氣密性和潔凈度。
[0010]所述MO源進(jìn)氣部件中間設(shè)有水冷結(jié)構(gòu)，防止III族源和V族源氣流在MO源進(jìn)氣部件頂部混合處達(dá)到反應(yīng)溫度，提高了 III族源和V族源氣體的利用率并減少了結(jié)晶化合物顆粒。
[0011]在加熱器下還固定有鎢反射板和鑰反射板，鎢反射板固定在鑰反射板上方。本技術(shù)方案中，采用鎢、鑰反射板將主盤(pán)底部加熱器的輻射反射回主板，提高能量的利用效率，同時(shí)保證主盤(pán)上的反應(yīng)溫度更加均勻，提高了成品率。
[0012]排氣罩基座與升降氣缸連接，升降氣缸與爐底連接在一起。本技術(shù)方案中，外延片在生長(zhǎng)完成后，將爐內(nèi)加壓，加壓后通過(guò)升降汽缸將排氣罩基座降到露出開(kāi)口的位置，然后插板閥將爐體側(cè)壁打開(kāi)，由外部的機(jī)械手將外延片基盤(pán)上生長(zhǎng)好的外延片取出，不用再打開(kāi)爐蓋人工取片，提高了反應(yīng)爐的生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]1.爐筒 2.爐蓋 3.第一磁流體固定座 4.第一磁流體
[0015]5.負(fù)壓排氣口 6.同步帶輪 7.第二磁流體 8.石墨基盤(pán)
[0016]9.石墨護(hù)罩 10.排氣罩 11.排氣罩基座 12.焊接式波紋管
[0017]13.爐底 14.升降氣缸 15.水冷電極 16.支架
[0018]17.鑰隔熱板 18.鎢隔熱板 19.MO源進(jìn)氣部件 20.加熱器支架
[0019]21.加熱器 22.石英護(hù)板 23.排氣口 24.MO源氣流
[0020]25.襯底 26.插板閥。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]結(jié)合圖1，本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式。一種倒置MOCVD反應(yīng)爐結(jié)構(gòu)包括，爐筒1，爐筒I側(cè)面有開(kāi)口，插板閥26與開(kāi)口處矩形法蘭相連接。爐筒I上方與爐蓋2相連接，第二磁流體7、石墨護(hù)罩9以及第一磁流體支架3與爐蓋I相連接，第一磁流體固定在第一磁流體支架3上，負(fù)壓排氣口 5與第一磁流體連接。同步帶輪6固定在第二磁流體上，第二磁流體下方連接有石墨基盤(pán)8，石墨基盤(pán)8的下表面載有襯底25。爐筒I的下方與爐底13相連接，排氣口 23、焊接式波紋管14、支架16、M0源進(jìn)氣部件19、水冷電極15及氣缸14與爐底13相連接，焊接式波紋管14上方與排氣罩基座11連接，排氣罩基座11與排氣罩10連接。支架16上方與鑰隔熱板17連接，鑰隔熱板17上面是鎢隔熱板18，鎢隔熱板18上面放有加熱器支架20，加熱器支架20上方固定加熱器21，加熱器21上方有一片石英護(hù)板22。水冷電極15上方與石墨電極連接,石墨電極與加熱器連接。氣缸14的上方與排氣罩基座連接，氣缸14可帶動(dòng)排氣罩基座上下動(dòng)作。
[0023]本實(shí)用新型在生長(zhǎng)外延片時(shí)，保持石墨基盤(pán)8內(nèi)部壓強(qiáng)小于反應(yīng)室壓壓強(qiáng)，這樣壓力差使襯底緊緊的貼在石墨基盤(pán)的相應(yīng)位置。這樣襯底的外延面是向下的。
[0024]具體的操作過(guò)程，反應(yīng)室內(nèi)保持要求的壓強(qiáng)，插板閥26打開(kāi)，排氣罩10在氣缸14的帶動(dòng)下向下動(dòng)作，讓出機(jī)械手通道。機(jī)械手拖著襯底運(yùn)動(dòng)到石墨基盤(pán)下方，負(fù)壓排氣口開(kāi)始排氣，反應(yīng)室內(nèi)的氣體托起襯底到石墨基盤(pán)的相應(yīng)位置。機(jī)械手退出。氣缸14動(dòng)作帶動(dòng)排氣罩10回復(fù)原位，插板閥關(guān)閉。加熱器21開(kāi)始工作，同時(shí)電機(jī)開(kāi)始帶動(dòng)同步帶輪6旋轉(zhuǎn)，同步帶輪6帶動(dòng)石墨基盤(pán)8旋轉(zhuǎn)。將襯底加熱到850°C，通入MO源，同時(shí)排氣口開(kāi)始排氣，并保證反應(yīng)室內(nèi)壓強(qiáng)為50mbar。外延生長(zhǎng)完成后，加熱器停止工作，并且MO源氣流切換為保護(hù)氣體。當(dāng)爐內(nèi)溫度降到200°C時(shí)，石墨基盤(pán)旋轉(zhuǎn)到要求為止停止旋轉(zhuǎn)。反應(yīng)室內(nèi)保持要求的壓強(qiáng)，插板閥26打開(kāi)，排氣罩10在氣缸14的帶動(dòng)下向下動(dòng)作，讓出機(jī)械手通道。機(jī)械手伸到石墨基盤(pán)8下方的要求位置。排氣口 5停止工作，石墨基盤(pán)8內(nèi)與反應(yīng)室內(nèi)的壓差消失，外延片自動(dòng)脫落到機(jī)械手上，機(jī)械手退出。氣缸14動(dòng)作帶動(dòng)排氣罩10回復(fù)原位，插板閥關(guān)閉。完成一爐的外延生長(zhǎng)。
[0025]以上所述，為本實(shí)用新型的一般實(shí)施案例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種倒置MOCVD反應(yīng)爐，其特征在于:包括爐筒，爐筒側(cè)面有開(kāi)口，插板閥與開(kāi)口處矩形法蘭相連接；爐筒上方與爐蓋相連接，第二磁流體、石墨護(hù)罩以及第一磁流體支架與爐蓋相連接，第一磁流體固定在第一磁流體支架上，負(fù)壓排氣口與第一磁流體連接，負(fù)壓排氣口在爐筒上方；同步帶輪固定在第二磁流體上，第二磁流體下方連接有石墨基盤(pán)，石墨基盤(pán)的下表面載有襯底；爐筒的下方與爐底相連接，排氣口、焊接式波紋管、支架、MO源進(jìn)氣部件、水冷電極及氣缸與爐底相連接，焊接式波紋管上方與排氣罩基座連接，排氣罩基座與排氣罩連接；支架上方與鑰隔熱板連接，鑰隔熱板上面是鎢隔熱板，鎢隔熱板上面放有加熱器支架，加熱器支架上方固定加熱器，加熱器上方有一片石英護(hù)板；水冷電極上方與石墨電極連接，石墨電極與加熱器連接；氣缸的上方與排氣罩基座連接，氣缸帶動(dòng)排氣罩基座上下動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種倒置MOCVD反應(yīng)爐，其特征在于，MO源進(jìn)氣部件固定在爐底中心線上。
【文檔編號(hào)】C30B25/02GK203530482SQ201320577516
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】陳依新, 樊志濱, 王勇飛 申請(qǐng)人:北京思捷愛(ài)普半導(dǎo)體設(shè)備有限公司