[实用新型]一种MOCVD设备尾气管路结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种MOCVD设备尾气管路新结构，属于半导体设备制造技术领域。

背景技术

金属有机物化学气相沉积（Metal Organic Chemical Vapour Deposition，简称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，它以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。MOCVD是目前世界范围内进行所有半导体化合物生长的成熟技术。MOCVD成长薄膜时，主要将载流气体(Carrier gas)通过有机金属反应源的容器时，将反应源的饱和蒸气带至反应腔中与其它反应气体混合，然后在被加热的基板上面发生化学反应促成薄膜的成长。

MOCVD设备大致由六大系统组成：气体输运系统、源供给系统、反应室和加热系统、尾气处理系统、安全控制系统、计算机控制系统。在AsP（砷磷）系材料领域，MOCVD设备广泛用于发光二极管、激光二极管以及薄膜太阳能电池的研发制备和大规模量产中。目前AsP系MOCVD设备主要采用低压（5-100mbar压力）生长，由于低压MOCVD是非衡态生长技术，依赖于主泵的抽力，所有III族和V族化合物在反应室加热区内产生反应，产生的生长副产物离开反应室流向下游尾气管路中。这些副产物在真空管道中冷却为粉尘或颗粒，堵塞阀门或者管道。因此在MOCVD设计过程中均在主泵前安装As/PH3 Filter（As/P过滤器）对生长副产物进行拦截过滤并进行周期性更换。这样的设计大大提高了设备利用率，利于进行规模化量产以降低成本。以AIXTRON为代表的5×4”系列行星式MOCVD是目前全球市场上应用较广泛的MOCVD设备，但是由于此类机型在尾气管路设计上存在一定的缺陷，如图1所示，由于预留气体管路A的气压较高，反应腔气体管路B中的气压较低，从而反应腔气体管路B和预留气体管路A在气体切换的过程中，预留气体管路A中的气体会进入反应腔内，从而引起反应腔体内的气流波动，进而影响生长材料的均匀性，导致晶体质量变差，优品率不高；再者就是泵后端尾气管路端容易被堵，需要频繁的周期性维护，限制了其进行大规模量产的潜力。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种MOCVD设备尾气管路新结构，该结构可以有效避免反应腔气体管路和预留气体管路在气体切换的过程中引起的反应腔体内的气流波动，同时防止主泵后尾气管路被堵现象的发生。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种MOCVD设备尾气管路结构，其沿反应腔气体管路从左向右依次包括：反应腔，大球阀，第一过滤器，压力控制阀，真空泵，氮气稀释系统，尾气处理系统；其预流气体管路依次包括预留管路、第一气动阀，且所述第一气动阀的出口通过管路与所述反应腔气体管路相通，所述第一气动阀的出口通过管路连通在所述第一过滤器与所述压力控制阀之间。

所述真空泵与所述尾气处理系统之间还设置有第二过滤器。

所述预流管路与所述第二过滤器之间还设有第一旁通管路，所述第一旁通管路上设有第一单向阀，所述第一单向阀的进口与所述预流管路相通，出口与所述第二过滤器的入口相通。

所述反应腔与所述第二过滤器之间还设有第二旁通管路，所述第二旁通管路上包括第二单向阀、第三单向阀、第二气动阀，其中所述第二单向阀的进口通过管路连通在所述反应腔与所述大球阀之间，所述第二单向阀的出口通过管路连通在所述第一过滤器与所述压力控制阀之间；所述第三单向阀与所述第二气动阀并联后，其进口连通在所述第一过滤器与所述压力控制阀之间，其出口连通在所述真空泵与所述第二过滤器之间，且所述第二单向阀的出口、所述第一气动阀的出口均分别与并联的所述第三单向阀与所述第二气动阀的进口相连通。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本实用新型通过在AIXTRON5×4系列行星式MOCVD设备尾气管路处改造预流气体管路A的入口位置，通过所述第二单向阀及所述第一过滤器的作用，预流气体不能进入反应腔内，从而大大减小了设备在正常运行气流切换过程中的气流波动，提高了材料生长的质量； 

（2）本实用新型在所述真空泵后增加所述第二过滤器，能过滤大部分的残留物，使尾气管路维护周期由原来的1年延长到3年，大大提高了设备利用率，为AIXTRON系列MOCVD进行大规模量产提供了可能性。

附图说明