[实用新型]一种MOCVD设备可切换式尾气管路结构

说明书

本实用新型属于半导体设备制造技术领域，具体涉及LED以及太阳能生产领域。

金属有机物化学气相沉积(MetalOrganicChemicalVapourDeposition，简称MOCVD)设备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设备主要采用低压生长，设备密封性良好，相对于常压MOCVD生长方式来说，优势比较明显：（1）由于气体流速非常快，使外延片表面的扩散边界层和温度边界层厚度减少，降低了前反应和均相反应几率；（2）反应副产品短时间内会离开反应室生长区，提高了材料质量。由于较快的气体流速，会导致较多的反应副产物以及未来得及反应的原材料进入了尾气系统，在生长AsP材料时，P多以粘稠状单质形式存在于管道中，AS则以硬质颗粒副产物形式沉淀与管道中，二者混合后将形成较为硬质的淀积物，非常容易堵塞管道。

以AIXTRON为代表的15×4″系列行星式MOCVD是目前最新的产能最大红黄光MOCVD设备。该系列MOCVD设备生长出的产品均匀性好，成本控制能力较高，也是目前国内红黄光发光二极管及太阳能电池的主选设备。但是由于此类机型在尾气管路设计上存在一定缺陷，导致尾气管路维护过于频繁限制了其进行大规模量产的潜力。如图1所示，现有AIXTRON15×4″系列行星式MOCVD设备的尾气管路结构，自左向右依次包括反应室1、双驱球阀6、气动阀3、25mbar单向阀4、70mbar单向阀5、As/P过滤器7、双驱球阀6a、蝶阀9、主泵10，氮气稀释系统19、磷阱11，尾气处理系统12。在进行材料生长时，反应废气在主泵10的抽力作用下从反应室1进入尾气管路，和排空气体通过排空阀3一起经过大球阀6进入As/P过滤器7进行尾气过滤，尾气通过球阀6a和打开的蝶阀9通过主泵10经过磷阱过滤与气体放空线2连接，直接进入尾气处理系统12进行处理后排入大气（注：在材料生长过程中尾气管路系统的25mbar单向阀4、70mbar单向阀5与主泵旁路阀6b处于关闭状态，尾气不通过)。

在利用AIXTRON15×4″系列行星式MOCVD设备大规模量产过程中，随着市场成本压力的增大，需求越来越高的产量和越来越快速的生长。快速的生长也意味大量原材料还没有来得及在反应室中全部反应，就被快速的气流带走，副产物的量就会不断地增大，前端由于反应室出来的气体温度较高，会有少数的磷沉积在砷磷过滤器中，大量的气态磷会在主泵的抽力作用下，进入泵后的磷阱以及尾气管路中。由于远离反应室温度落差过大，大部分生长副产物凝固在主泵后的磷阱和尾气管，致使磷阱和管道频繁的堵塞，导致设备主泵排气不畅出现骤停现象，一旦主泵的温度下降后，里面的磷将会凝结会将主泵卡死，这会带来高额的维修费用，并且主泵更换和尾气管路拆洗时间不低于两天，严重影响设备的生产工作。

相对于图1所示的管路图，在更换磷阱时必须要停止主泵，在更换蝶阀时候同样要停止主泵，一旦主泵停止，卡死几率可达90%。内部空间限制了泵后磷阱的容积，同时该磷阱对磷的沉积效率不高，后端管道还是有部分的沉积，这样磷阱更换非常频繁，维护时磷遇空气燃烧容易烧伤设备，燃烧后产生有毒颗粒，对维护人员身体也有很大的损伤。所以通过外置独立式双路磷阱来提高主动沉积率、减小被动沉积率、维护方便、安全型的管路方式是工作中很重要的一个方向。

发明内容

针对最近AIXTRON15×4″系列行星式MOCVD设备尾气管路结构存在的不足，本实用新型提供一种能够减少主泵卡死概率，延长维护周期，不停机更换，减小尾气管路堵塞概率的新型MOCVD设备主泵后尾气管路结构。

本实用新型的MOCVD设备主泵后尾气管路结构，如图2所示，从左向右顺着管路方向依次包括泵前螺旋手动阀13、主泵10，主泵上方设置有气体入口，主泵后方通过三通法兰将泵后截止阀、压差计和球阀a连接，球阀a又通过三通管道与两路磷阱连接，磷阱上方分别设置有进水口和出水口，磷阱各设置球阀b、c、d、e与f、g、h、i，后方通过三通管道汇合后依次与压差计后接线、球阀j，后方再通过三通法兰将放空线和尾气处理系统连接。

所述两路磷阱置于MOCVD外侧，并装有框架，两磷阱平行放置；

所述磷阱安装在泵后截止阀与尾气处理系统之间；

所述压差表安装在泵后截止阀与磷阱之间；