一种MOCVD反应炉制造技术

一种MOCVD反应炉属于半导体外延生长领域，包括炉体、主盘部件和固定在炉体顶部的炉盖部件。炉盖部件的下表面有氢气膜形成环组成，炉盖部件上部有氢气进入口，为氢气膜提供氢气。主盘部件的副盘下表面边缘处有齿状结构，与定齿轮相互啮合。副盘置于一个由下保持架、陶瓷滚珠、上保持架组成一个部件上，保证了副盘旋转的顺畅。本技术方案中氢气从炉盖部件的氢气进口进入，经过氢气膜形成环之间的缝隙在炉盖的下表面形成氢气膜。这层氢气膜阻止了Ⅲ族源和Ⅴ族源气流与炉盖下表面接触，解决了颗粒缺陷外延片问题。主盘在旋转的时候，副盘在围绕主盘的轴心旋转并且副盘也围绕自己的轴心做自转，消除了热场轴向的不均匀性。使外延生长的更加均匀。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种MOCVD反应炉属于半导体外延生长领域，包括炉体、主盘部件和固定在炉体顶部的炉盖部件。炉盖部件的下表面有氢气膜形成环组成，炉盖部件上部有氢气进入口，为氢气膜提供氢气。主盘部件的副盘下表面边缘处有齿状结构，与定齿轮相互啮合。副盘置于一个由下保持架、陶瓷滚珠、上保持架组成一个部件上，保证了副盘旋转的顺畅。本技术方案中氢气从炉盖部件的氢气进口进入，经过氢气膜形成环之间的缝隙在炉盖的下表面形成氢气膜。这层氢气膜阻止了Ⅲ族源和Ⅴ族源气流与炉盖下表面接触，解决了颗粒缺陷外延片问题。主盘在旋转的时候，副盘在围绕主盘的轴心旋转并且副盘也围绕自己的轴心做自转，消除了热场轴向的不均匀性。使外延生长的更加均匀。【专利说明】—种MOCVD反应炉
本技术属于半导体外延生长设备领域，特别涉及到MOCVD反应炉的结构。
技术介绍
近年来，LED生产技术不断进步，生产成本不断降低，亮度不断提高。以其能耗低、寿命长、无污染、体积小等优点得以迅猛发展。LED在室内外显示屏、交通灯、照明市场得到广泛的应用。人们对LED器件的可靠性和亮度一致性提出了新的要求和挑战。主要表现为不能出现死灯、暗灯、灯的亮度不一致等一系列可靠性问题。此问题的根源在于外延生长过程中产生了颗粒缺陷外延片以及外延生长不均匀。LED是一种将电能转化成光能的掺有杂质的半导体固体器件，它的结构主要是PN结芯片、电极和光学系统组成。LED的生产工艺比较复杂，一般要经过外延片制作、氮气封装、外延生长、芯片前工艺、研磨切割、点测分选、封装等主要步骤。其中外延生长决定了 LED发光颜色、发光亮度以及可靠性，因此外延生长所使用的设备MOCVD是LED生产中的核心设备。然而，利用过去的MOCVD设备生长外延时，衬底的外延生长面是朝上的。III族源和V族源在反应室内反应生成相应的化合物晶体，部分化合物晶体依附在炉盖的下表面，并且逐渐长大。部分长大化合物晶体脱落，落在衬底的上表面。这样就形成外延生长过程中产生了颗粒缺陷外延片。外延生长对气流场和热场的均匀性要求很高，主盘的旋转可以消除气流场的不均性和圆周方向的热场不均匀性。然而热场径向的不均匀性很难消除，这就导致径向方向的外延均匀性差。
技术实现思路
为了解决由上述原因导致的颗粒缺陷外延片及外延生长不均匀问题，本技术提出了一种MOCVD反应炉。实现上述有益效果的技术方案为，一种MOCVD反应炉，包括炉筒1，炉筒上部的炉盖部件2，炉筒内部的主盘部件3 ;其特征在于:炉盖结构包括，炉盖本体41、炉盖上盖42、氢气进入口 43、MO源进气部件44、水冷控温板45氢气膜形成环46 ;炉盖上盖42在炉盖本体41的上方，氢气进入口 43在炉盖上盖42上；水冷控温板45在炉盖本体41的下面，氢气膜形成环46在水冷控温板45的下面；并且相邻两个氢气膜形成环46之间有缝隙；主盘部件结构包括，主盘61、副盘62、上保持架63、陶瓷滚珠64、下保持架65 ；M0源进气部件在炉盖本体的中轴线上；主盘上有η个圆环状的台阶孔，圆环状的下保持架在台阶孔内，陶瓷滚珠在下保持架上，圆环状的上保持架在陶瓷滚珠上；η个副盘在上保持架上；副盘的下表面边缘有齿状结构，与主盘下方的固定在石英护板上的定齿轮相互啮合，其中η大于等于2。一种MOCVD反应炉，包括炉筒，炉筒侧面有开口，插板阀与开口处矩形法兰相连接。炉筒上方与炉盖部件相连接。炉盖本体上方是炉盖盖板，炉盖盖板上有多组氢气进气口，是形成氢气膜的氢气来源。炉盖本体下方是水冷控温板，水冷控温板下面是氢气膜形成环。水冷控温板的作用是控制氢气膜形成环的温度。炉筒的下方与炉底相连接，排气口、焊接式波纹管、支架、磁流体、水冷电极及气缸与炉底相连接，焊接式波纹管上方与石墨分流器连接。支架上方与钥隔热板连接，钥隔热板上面是钨隔热板，钨隔热板上面放有加热器支架，加热器支架上方固定加热器，加热器上方有一片石英护板，石英护板上面固定有定齿轮。水冷电极上方与石墨电极连接，石墨电极与加热器连接。气缸的上方与石墨分流器连接，气缸可带动石墨分流器上下动作。磁流体上方装有陶瓷轴，陶瓷轴上方与主盘部件的主盘座连接。主盘部件的主体是主盘，主盘与法兰座连接，在主盘的台阶孔上装有下保持架，下保持架上方是陶瓷滚珠，陶瓷滚珠的上方是上保持架，上保持架的上方是副盘。副盘的下面边缘有齿状结构，与固定在石英护板上的定齿轮相互啮合。本技术方案中，氢气从炉盖部件的氢气进口进入，经过氢气膜形成环之间的缝隙在炉盖的下表面形成氢气膜。这层氢气膜阻止了III族源和V族源气流与炉盖下表面接触，III族源和V族源反应生成相应的化合物晶体就不会依附在炉盖下表面了，这样就不会产生化合物晶体脱落的现象，解决了颗粒缺陷外延片问题。所述主盘的旋转消除了气流场及圆周方向热场的不均匀性。主盘部件中下保持架、陶瓷滚珠、上保持架组成了一个轴向轴承。副盘放在上保持架上方，这样副盘旋转的摩擦力就很小。副盘的下面边缘有齿状结构，与固定在石英护板上的定齿轮相互啮合。主盘在旋转的时候，副盘在围绕主盘的轴心旋转并且副盘也围绕自己的轴心做自转。小盘的自转消除了热场轴向的不均匀性，使外延生长的更加均匀。【专利附图】【附图说明】图1为本技术的一种实施方式的结构示意图；1.炉筒2.炉盖部件3.主盘部件4.陶瓷轴5.主盘座6.定齿轮7.石英护板8.石墨分流器9.焊接式波纹管10.炉底11.气缸12.支架13.磁流体14.水冷电极15.钥隔热板16.钨隔热板17.加热器18.排气口 19.插板阀图2a为本技术的炉盖部件结构示意图41.炉盖本体42.炉盖上盖43.氢气进入口 44.MO源进气部件45.水冷控温板46.氢气膜形成环图2b为图2a部分放大图。图3为本技术的主盘部件结构示意图61.主盘62.副盘63.上保持架64.陶瓷滚珠65.下保持架图4为主盘、副盘装配图图5为图3中I放大图图6为定齿轮示意图图7为副盘背面示意图图8为主副盘整体图【具体实施方式】下面结合附图1对本技术做进一步说明。结合图1，本技术的一种实施方式。一种MOCVD反应室炉结构包括，炉筒1，炉筒I侧面有开口，插板阀19与开口处矩形法兰相连接。炉筒I上方与炉盖部件2相连接。炉筒I的下方与炉底10连接。焊接式波纹管9、气缸11、支架12、磁流体13、水冷电极14、排气口 18与炉底10相连接。焊接式波纹管9上方与石墨分流器8连接，石墨分流器8与排气口 18连接。石墨分流器8也与气缸11相连接，气缸11可带动其上下动作。支架12上方与钥隔热板15连接，钥隔热板15上面是钨隔热板16，钨隔热板16上面放有加热器17，加热器支架17上方固定石英护板7，石英护板7的上方固定有定齿轮6。定齿轮6 (图4)与主盘部件中副盘(图5)下面边缘有齿状结构相互啮合。磁流体13上方与陶瓷轴4连接，陶瓷轴4的上方与主盘座连接。下面结合附图2对炉盖部件做进一步说明。结合图2，本部件的一种实施方式。炉盖部件分为41.炉盖本体 42.炉盖上盖43.氢气进入口 44.MO源进气部件45.水冷控温板46.氢气膜形成环。炉盖上盖42在炉盖本体41的上方，氢气进入口 43在炉盖上盖42上。水冷控温板45在炉盖本体41的下面，氢气膜形成环46本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈依新，樊志滨，王勇飞，
申请(专利权)人：北京思捷爱普半导体设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：