用于分子束外延腔体中的磷回收单元、系统及回收方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于分子束外延腔体中的磷回收单元、系统及回收方法，其中用于分子束外延腔体中的磷回收单元包括：磷回收模块，磷回收模块内部形成磷回收腔体，磷回收腔体连接有第一通道，第一通道用于连接MBE系统腔体，第一通道上设置有第一隔离元件；磷回收腔体内设有冷阱和真空水雾喷淋模块；真空泵，通过第二通道连接到磷回收腔体。本发明专利技术中磷凝结在冷阱的表面后通过真空水雾喷淋模块，使得磷材料外面包覆一层冰，以达到隔绝空气的作用。以达到隔绝空气的作用。以达到隔绝空气的作用。

【技术实现步骤摘要】
用于分子束外延腔体中的磷回收单元、系统及回收方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其是指一种用于分子束外延腔体中的磷回收单元、系统及回收方法。

技术介绍

[0002]在分子束外延(molecular beam epitaxy, MBE)系统中，材料通过在超高真空状态下蒸发固态源并直接沉积到衬底的方法完成合成。
[0003]其中磷源是一种常见的用于MBE生长的源材料，MBE生长磷化物广泛应用于激光器、雷达、探测器及高频通讯器件中。然而，MBE技术不可避免得带来一个问题，即大量的材料被蒸发至腔体中沉积在腔室表面无法去除。
[0004]磷，尤其是白磷，因其质地松散、燃点极低等特点，使得生长完磷化物的MBE腔体维护十分困难，安全事故频发；磷材料燃烧产生的烟雾也对现场MBE的使用及维护人员造成生理毒性伤害。
[0005]为解决这一问题，目前主流的方法是采用在MBE系统上使用磷回收系统，具体如下：在MBE结束生长开腔体维护前，先进行高温烘烤将腔体中多余的磷材料驱赶至一个有液氮冷却的磷回收单元中，烘烤结束后将此磷回收单元与腔体用阀门隔绝，之后再单独处理此磷回收单元。
[0006]但这种方法存在的问题如下：单独处理此磷回收单元时，仍然无法避免大量的磷材料与空气接触并产生爆燃，造成安全事故，需要一种更加完善的隔绝空气的机制。
[0007]因此，设计一种更加完备的磷化物MBE腔体磷回收单元对于设备维护、EHS（Environment、Health、Safety，健康、安全与环境一体化的管理）保护等都具有重要的意义。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种用于分子束外延腔体中的磷回收单元、系统及回收方法。
[0009]本专利技术所采用的技术方案如下：一种用于分子束外延腔体中的磷回收单元，包括：磷回收模块，所述磷回收模块内部形成磷回收腔体，所述磷回收腔体连接有第一通道，所述第一通道用于连接MBE系统腔体，所述第一通道上设置有第一隔离元件；所述磷回收腔体内设有冷阱和真空水雾喷淋模块；真空泵，通过第二通道连接到所述磷回收腔体。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述冷阱包括冷阱管，所述冷阱管上设置有冷却剂入口和冷却剂出口，所述冷却剂入口和冷却剂出口延伸到所述磷回收模块外侧。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，还包括冷却剂供应模块，所述冷却剂供应模块包括气液分离器，所述气液分离器内部形成容纳气体的空间和容纳液体的空间，所述气液分离器
上分别设有冷却剂循环出口、冷却剂循环入口、冷却剂补充口和排气口，所述冷却剂循环出口、冷却剂循环入口分别与所述冷阱的冷却剂入口和冷却剂出口连接；所述冷却剂循环出口与所述气液分离器内容纳液体的空间连通，所述排气口与所述气液分离器内容纳气体的空间连通。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述冷却剂为液氮。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述冷却剂补充口设有第一控制元件。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述真空水雾喷淋模块包括通过管道连接的雾化器和水源，所述管道设有第二控制元件和第三控制元件，所述第二控制元件控制水雾进入所述磷回收腔体，所述第三控制元件控制所述水源的进水量。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述第二通道上设有第二隔离元件。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述真空泵和所述磷回收模块之间设有第三隔离元件。
[0017]一种基于上述所述的用于分子束外延腔体中的磷回收单元的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将所述磷回收单元的第一通道连接MBE系统腔体的出口，所述MBE系统腔体的出口上设置有第三隔离元件；S2、启动真空泵，使所述磷回收腔体内的压力低于大气压；向所述磷回收腔体内的冷阱内通入冷却剂，并开启第一隔离元件和第三隔离元件，将MBE系统腔体中的磷通过烘烤驱赶至磷回收腔体中；S3、关闭第一隔离元件和第三隔离元件，停止向所述冷阱内通入冷却剂，水雾喷淋模块向所述磷回收腔体喷洒水雾使冷阱上的磷外表凝结冰层；S4、断开磷回收单元的第一通道与分子束外延腔体的连接，对所述磷回收单元内的磷进行处理。
[0018]一种用于分子束外延腔体中的磷回收系统，包括：MBE系统腔体，和如上述所述的用于分子束外延腔体中的磷回收单元。
[0019]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术所述的分子束外延腔体中磷材料的清理系统可以有效解决磷化物MBE腔体处理磷材料中所存在的问题：独立的、液氮冷却回收单元使得MBE腔体中的磷化物可以得到有效的分离和捕捉；水喷雾装置可以在捕捉的磷材料表面覆盖一层冰层，有效隔绝磷和空气的接触，极大降低火灾和有害物质泄露风险，大幅提高操作安全性。
附图说明
[0020]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
[0021]图1是本专利技术中分子束外延腔体中磷材料的清理系统的示意图。
[0022]图2是本专利技术中磷回收模块的示意图。
[0023]图3是本专利技术中冷却剂供应模块的示意图。
[0024]图4是真空水雾喷淋模块的示意图。
[0025]说明书附图标记说明：1、MBE系统腔体；2、第一隔离元件；3、第二隔离元件；4、磷回收模块；5、第三隔离元件；6、真空泵；7、磷回收腔体；8、冷阱；9、真空水雾喷淋模块；10、冷却剂循环出口；11、冷却剂循环入口；12、冷却剂供应模块；13、冷却剂补充口；14、排气口；15、第一控制元件；16、第二控制元件；17、第三控制元件；18、水源。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0027]关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本专利技术，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。
[0028]MBE（Molecular Beam Epitaxy，分子束外延）作为一种真空蒸发形式，因其在材料化学组分和生长速率控制等方面具有优越性，非常适合于各种化合物半导体及其合金材料的同质结和异质结外延生长，并在技术半导体场效应晶体管（MESFET）、高电子迁移率晶体管（HEMT）、异质结构场效应晶体管(HFET)、异质结双极晶体管（HBT）等微波、毫米波器件及电路和光电器件制备中发挥了重要作用。
[0029]磷源是一种常见的用于MBE生长的源材料，由于磷，尤其是白磷，极易与氧气发生反应。相较于传统的磷回收方式，比如使用MBE腔体自带的冷泵或扩散泵回收磷，大量的磷进入到真空泵内，会严重损耗真空泵的寿命；而真空泵维护时仍然面临着严重的火灾风险。国内外多家本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于分子束外延腔体中的磷回收单元，其特征在于，包括：磷回收模块（4），所述磷回收模块（4）内部形成磷回收腔体（7），所述磷回收腔体（7）连接有第一通道，所述第一通道用于连接MBE系统腔体（1），所述第一通道上设置有第一隔离元件（2）；所述磷回收腔体（7）内设有冷阱（8）和真空水雾喷淋模块（9）；真空泵（6），通过第二通道连接到所述磷回收腔体（7）。2.根据权利要求1所述的用于分子束外延腔体中的磷回收单元，其特征在于，所述冷阱（8）包括冷阱管，所述冷阱管上设置有冷却剂入口和冷却剂出口，所述冷却剂入口和冷却剂出口延伸到所述磷回收模块（4）外侧。3.根据权利要求2所述的用于分子束外延腔体中的磷回收单元，其特征在于，还包括冷却剂供应模块（12），所述冷却剂供应模块（12）包括气液分离器，所述气液分离器内部形成容纳气体的空间和容纳液体的空间，所述气液分离器上分别设有冷却剂循环出口（10）、冷却剂循环入口（11）、冷却剂补充口（13）和排气口（14），所述冷却剂循环出口（10）、冷却剂循环入口（11）分别与所述冷阱（8）的冷却剂入口和冷却剂出口连接；所述冷却剂循环出口（10）与所述气液分离器内容纳液体的空间连通，所述排气口与所述气液分离器内容纳气体的空间连通。4.根据权利要求3所述的用于分子束外延腔体中的磷回收单元，其特征在于，所述冷却剂为液氮。5.根据权利要求3所述的用于分子束外延腔体中的磷回收单元，其特征在于，所述冷却剂补充口（13）设有第一控制元件（15）。6.根据权利要求1所述的用于分子束外延腔体中的磷回收单元，其特征在于，所述真空水雾喷淋模块（9）包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，陈意桥，
申请(专利权)人：苏州焜原光电有限公司，
类型：发明
国别省市：