一种用于MOCVD反应室的清洁系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于MOCVD反应室的清洁系统，包括具有温度控制功能的气体管路、具有温度控制功能的过滤装置、具有温度控制功能的冷阱；其中，所述MOCVD反应室的出口连接至气体管路的入口，所述气体管路的出口连接至过滤装置，所述冷阱设置在过滤装置的下游，且在该冷阱下游还连接有一个节流阀和真空泵，通过所述节流阀使压力在反应室可调节，同时为了能够调整低于大气压下的特定压力范围，所述真空泵位于节流阀后面；清洁时，主要将含有氯化物或卤化物的气体通入MOCVD反应室内部以对沉积物进行原位去除。采用该清洁系统无需打开MOCVD反应腔室，可重复性好、清洁效率高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及MOCVD反应室清洁的
，尤其是指一种用于MOCVD反应室的清洁系统。
技术介绍
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。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。反应室中的反应是很复杂的，每个反应步骤之后都会形成多余的气态和非气态副产物，非气态沉积物会沉积在反应室内部(如内壁等处)，造成设备工艺参数误差、反应室性能下降，并且容易在制备半导体化合物的过程中在基片表面形成颗粒等杂质，这些杂质会影响半导体性能。因此，在使用过程中需要对反应室进行清洁。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供一种结构简单可靠的MOCVD反应室用的清洁系统，采用该清洁系统无需打开MOCVD反应腔室，可重复性好、清洁效率高。为实现上述目的，本技术所提供的技术方案为：一种用于MOCVD反应室的清洁系统，包括具有温度控制功能的气体管路、具有温度控制功能的过滤装置、具有温度控制功能的冷阱；其中，所述MOCVD反应室的出口连接至气体管路的入口，所述气体管路的出口连接至过滤装置，所述冷阱设置在过滤装置的下游，且在该冷阱下游还连接有一个节流阀和真空泵，通过所述节流阀使压力在反应室可调节，同时为了能够调整低于大气压下的特定压力范围，所述真空泵位于节流阀后面；清洁时，主要将含有氯化物或卤化物的气体通入MOCVD反应室内部以对沉积物进行原位去除。所述过滤装置的过滤介质为多孔材料，能使得非气态和固体反应产物经过时被挡下而只通过气态反应物。本技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：在清洁过程中使用氯化物或卤化物，这与反应室的副产物组合以形成氯化镓或类似物。作为清洗气体，例如Cl2或HCl可被使用。为了达到清洁的目的，使用干蚀刻方法，以氢，氮或惰性气体作为载气把蚀刻气体(例如Cl2)引入到反应室。反应室壁上的沉积物与Cl2在高温度下形成挥发性的镓合物，如GaCl3、Ga2CL6、GaCl、GaCl2、Ga2Cl。总之，本清洁系统的结构简单可靠，采用本清洁系统无需打开MOCVD反应腔室，可重复性好、清洁效率高。附图说明图1为清洁系统用在MOCVD反应室的清洁示意图。图2为反应产物GaCl3的蒸气压曲线图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步说明。本实施例所述的用于MOCVD反应室的清洁系统，包括具有温度控制功能的气体管路、具有温度控制功能的过滤装置、具有温度控制功能的冷阱；其中，所述MOCVD反应室的出口连接至气体管路的入口，所述气体管路的出口连接至过滤装置，所述冷阱设置在过滤装置的下游，且在该冷阱下游还连接有一个节流阀和真空泵。气体管路带有温度控制功能，能够防止从反应室出来的气态排放物冷凝。过滤装置的过滤介质是一种多孔材料，使得非气态和固体反应产物经过时被挡下而只通过气态反应物。该过滤器装置具有温度调节功能。过滤装置布置在冷阱装置之前，从功效来说尤其重要。当气态排放物在离开反应器后，通过调节过滤装置的温度，使得在过滤装置中的温度高于气态排放物的冷凝温度，避免产生缩合物。气态反应产物在下游冷阱上冷凝。在沉积过程中产生固体反应产物和蚀刻气体反应转换成气态化学化合物。例如，镓化合物通过氯气转化成挥发性镓氯化合物，挥发性反应产物在冷阱中被冷凝出来。在所述冷阱下游，设置一个节流阀使压力在反应室可调节。为了能够调整低于大气压下的特定压力范围，真空泵位于节流阀后面。并且，反应室、过滤器装置、反应器和过滤器装置本身之间的连接管都具有温度调节功能，使其内部气态成分保持凝结温度之上的稳定温度。如图1所示，载气与处理气体穿过气体供给管路3进入反应器1内部。在反应器1内部有气体入口元件14，具有多个气体出口孔，进入到工艺处理室2。气体入口元件14与气体供给管路3串联。处理室2的底部由一基座支承17形成，在其上放置晶片衬底。在基座17上有一个温度控制装置4。主要用于加热，例如，射频加热，辐射加热或电阻加热使基座17和处理室2可以加热到高温。当在反应室中发生沉积工艺时，伴有气态和非气态反应产物的形式。图1中的15是一个出气口，剩余气体及反应产物集中经过出气口15排放，连接到气体管路5。气体管路5通过由一个填充有传热液体的腔室套环9。腔室套环9具有入口5”和出口5'，具有温度控制功能，可以使用水充当热媒，使其具有90℃的温度。过滤器装置7布置冷阱6上游，内部设有过滤筒16，过滤介质由多孔材料制成。废气通过气体管路5通过过滤筒16，拦截废气中的固体颗粒。过滤装置7的外壳，由夹套8提供温度控制。夹套8的热媒可以是水，入口为8’，出口为8”。另外，温度控制也可以由电阻加热形成，例如，加热夹套。常用方式一般由具有温度控制的电加热组成。冷阱6有一个外壳，它也具有温度控制功能。再次，其温度控制装置以一个套筒13的方式形成腔室，温度控制介质通过入口13'的和出口13”进出腔室。温度控制介质是一个冷却剂，例如乙二醇水，使冷阱6能够保持零下5℃的温度。冷阱中6可以冷凝气态反应产物。在冷阱6内部也可以设置冷却盘管18。冷却盘管形成螺旋形通道，盘管内部流通冷却剂。在冷阱6的下游有一个节流阀11，阀芯12可调节开度使处理室2压力可控。在节流阀11的下游连接真空泵10。具体清洁流程为：在处理室2中，通过基座17上的半导体衬底上进行沉积III-V族半导体。载气与处理气体通过气体供应线3和气体入口元件14进入处理室2，使沉积在衬底表面形成III-V族半导体层。例如，通过进气元件14输入三甲基镓和NH 3和氢气进入处理室2引起反应。沉积的过程会使处理室2和基座17形成含镓的化学涂层。清洁这些涂层可以通过气体供给管路3引入蚀刻气体。在这个过程中，气体最好是Cl2。Cl2的引入使得处于高温的处理室2内部涂层形成气态氯化镓化合物。载气携带清洁过程中的气态反应物通过气体管路5，经过过滤装置7。为了在这一运输过程中不产生凝结的GaCl3，确保气体管路5和过滤器装置7保持在温度TA。图2显示的GaCl3的蒸气压力曲线，TK是一个临界温度的简称。其中气态反应产物在通过过滤器7的工作温度为TA，高于临界温度TK。过滤装置7内的化学反应，其中蚀刻气体与固体残渣在过滤筒16反应。含镓滤渣可以转换为例为镓氯化合物以气态形式，连同载气运送到冷阱6。过滤筒16是多孔过介质，如滤纸或类似的形式。该过滤筒16具有在沉积过程或清洗过程中过滤颗粒的任务。在清洗过程中，这种固体残留物能够被过滤装置7优先过滤，但却也使得过滤筒16的使用寿命减少。温度控制装置8和9都是空腔形式，内部填充的热媒可以是水、油、硅油或类似物质。优选的用于气体管道5和过滤装置7的温度控制使用的相同的热媒，使得这两个腔室的温度能够一起控制。另外，避免过滤装置7还设有调节到所需的温度就开始过滤。冷阱6保持在温度TB(冷凝温度),低于临界温度TK,例如零下5℃。冷阱6的目的冷凝废气中的化合物，使下游设备，特别是真空泵10和节流阀11不会形成冷凝产物。真空泵10和节流阀11，也可以提供一个额外的加热器，设备内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于MOCVD反应室的清洁系统，其特征在于：包括具有温度控制功能的气体管路、具有温度控制功能的过滤装置、具有温度控制功能的冷阱；其中，所述MOCVD反应室的出口连接至气体管路的入口，所述气体管路的出口连接至过滤装置，所述冷阱设置在过滤装置的下游，且在该冷阱下游还连接有一个节流阀和真空泵，通过所述节流阀使压力在反应室可调节，同时为了能够调整低于大气压下的特定压力范围，所述真空泵位于节流阀后面；清洁时，主要将含有氯化物或卤化物的气体通入MOCVD反应室内部以对沉积物进行原位去除。

【技术特征摘要】
1.一种用于MOCVD反应室的清洁系统，其特征在于：包括具有温度控制功能的气体管路、具有温度控制功能的过滤装置、具有温度控制功能的冷阱；其中，所述MOCVD反应室的出口连接至气体管路的入口，所述气体管路的出口连接至过滤装置，所述冷阱设置在过滤装置的下游，且在该冷阱下游还连接有一个节流阀和真空泵，通过所述节流阀使压力在反应室可...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯钊俊，方聪，靳恺，刘向平，张露，王雷，
申请(专利权)人：中山德华芯片技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44