【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体工艺设备，具体涉及一种适用于mocvd设备的气体循环系统。
技术介绍
1、目前，si c、gaas、gan等化合物半导体外延片基本上是利用cvd技术进行商业量产，通常衬底被放置于石墨腔室内，反应室被加热至材料生长所需要的温度，各种生长所需要的源气从进气端喷出并在特定温度和压力下发生裂解、反应并沉积在衬底表面形成相应的外延层薄膜。
2、目前，应用于化合物半导体的cvd外延炉大部分仍由操作人员使用吸笔手动将晶圆放置到载片盘内，各腔室需要大量不间断地高纯气体进行吹扫，用以维持晶圆表面的洁净度，主要存在以下缺点：
3、1、上下料时晶圆暴露在大气中，空气中颗粒容易沉积在晶圆表面，导致最终外延质量不合格；
4、2、上下料处气流模型不利于洁净度控制；
5、3、各腔室需要大量的高纯气体，气体经过腔室后直接被排出，导致设备运行成本高。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是针对现有cvd外延炉存在晶圆洁净度低、外延质量不稳定且高纯气体耗用量大等问题，提供一种结构紧凑、操作简单、洁净度高、消耗量低、适用范围广的适用于mocvd设备的气体循环系统。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种适用于mocvd设备的气体循环系统，包括：气体供应管路、气体回收管路、储气罐、气体补充管路和循环腔；mocvd设备的上料腔密封在循环腔内，上下料操作均在循环腔内进行，循环腔与大气隔绝；
5、作为本专利技术的进一步改进，所述循环腔内由上至下依次设有气体汇集区、气体过滤器、上料区、气体孔洞板和气体收集区；循环腔侧部设有气体循环管路，气体循环管路的输入端通过带第一风机的管道与气体收集区连通，气体循环管路的输出端与气体汇集区连通；在循环腔内，吹扫气体从顶部的气体汇集区通过气体过滤器压向上料区，以维持上料的洁净度，并将颗粒粉尘通过气体孔洞板带到气体收集区，颗粒粉尘初步沉积在气体收集区，以形成堆积层，气体再通过第一风机走气体循环管路回到气体汇集区，气体过滤器将剩余颗粒过滤后再次压向上料区，继续维持上料的洁净度，如此循环往复。
6、作为本专利技术的进一步改进，所述储气罐的输出端与补气总管路连通，所述补气总管路上依次设有第一单向阀、第二风机、氧分分析仪、水分分析仪和第十隔膜阀；所述水分分析仪和氧分分析仪分别用于检测气体的水分含量和氧含量。
7、作为本专利技术的进一步改进，若水分分析仪和氧分分析仪检测出气体的水氧值超出预设范围时，则停止储气罐供应，并启用mocvd设备自身的气路系统供应，同时打开第十隔膜阀以排空储气罐内的气体，重新储备满足要求的供应气体。
8、作为本专利技术的进一步改进，所述储气罐的出口配备调压装置，以调节出口气体压力至30ps i～40ps i；所述气体补充管路包括连接循环腔的循环腔补气管路、连接上料腔的上料腔补气管路、连接传送腔的传送腔补气管路以及连接过渡腔的过渡腔补气管路，在循环腔补气管路、上料腔补气管路、传送腔补气管路和过渡腔补气管路上均设有气体流量控制器，以分别控制各个补气管路的气体输入量，进而代替mocvd设备自身气路系统的气体供应对各个腔室进行吹扫。
9、作为本专利技术的进一步改进，在循环腔补气管路、上料腔补气管路、传送腔补气管路和过渡腔补气管路上分别设有第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器和第四过滤器，以实现循环气体经过过滤后再进入各个腔室进行吹扫。
10、作为本专利技术的进一步改进，所述第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器和第四过滤器的过滤孔径均为0.003um。
11、作为本专利技术的进一步改进，所述气体收集区可进行独立的拆卸维护，以清除堆积层。
12、作为本专利技术的进一步改进，所述气体回收管路上设有单向阀，以防止吹扫气体逆向流动；气体供应管路和气体补充管路上均设有隔膜阀，以控制管路通断。
13、作为本专利技术的进一步改进，mocvd设备自身气路系统中的气体通过气体供应管路对各腔室进行吹扫，且各腔室在工艺过程中维持0～2mbar的微正压，超压部分以及吹扫完的气体通过气体回收管路输送至储气罐内进行储存。
14、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
15、本专利技术的适用于mocvd设备的气体循环系统，先利用储气罐将各腔室吹扫气体进行储存，再通过循环和补充管路对气体进行检测和过滤，然后重新充当吹扫气体对腔室进行吹扫，同时将上下料腔密封至独立的循环腔体中，通过气体汇集-过滤-收集-过滤器-循环-汇集-再过滤吹扫这种从上到下的气流循环模型保持上下料区域的洁净度。这种气体循环系统为上下料提供密闭且洁净区域，提高晶圆表面洁净程度和最终外延片质量，同时气体循环系统使吹扫气体得到了循环利用，并且对气体的洁净度和水氧成分进行检测和控制，降低了设备对高纯气体的使用量，减少了设备运行成本。
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1.一种适用于MOCVD设备的气体循环系统，其特征在于，包括：气体供应管路、气体回收管路、储气罐(9)、气体补充管路和循环腔(300)；MOCVD设备的上料腔(200)密封在循环腔(300)内，上下料操作均在循环腔(300)内进行，循环腔(300)与大气隔绝；
2.根据权利要求1所述的适用于MOCVD设备的气体循环系统，其特征在于，所述循环腔(300)内由上至下依次设有气体汇集区(101)、气体过滤器(102)、上料区(103)、气体孔洞板(104)和气体收集区(105)；循环腔(300)侧部设有气体循环管路(106)，气体循环管路(106)的输入端通过带第一风机(61)的管道与气体收集区(105)连通，气体循环管路(106)的输出端与气体汇集区(101)连通；在循环腔(300)内，吹扫气体从顶部的气体汇集区(101)通过气体过滤器(102)压向上料区(103)，以维持上料的洁净度，并将颗粒粉尘通过气体孔洞板(104)带到气体收集区(105)，颗粒粉尘初步沉积在气体收集区(105)，以形成堆积层(K)，气体再通过第一风机(61)走气体循环管路(106)回到气体汇集区(
3.根据权利要求2所述的适用于MOCVD设备的气体循环系统，其特征在于，所述储气罐(9)的输出端与补气总管路(3)连通，所述补气总管路(3)上依次设有第一单向阀(CV1)、第二风机(62)、氧分分析仪(5)、水分分析仪(4)和第十隔膜阀(PV10)；所述水分分析仪(4)和氧分分析仪(5)分别用于检测气体的水分含量和氧含量。
4.根据权利要求3所述的适用于MOCVD设备的气体循环系统，其特征在于，若水分分析仪(4)和氧分分析仪(5)检测出气体的水氧值超出预设范围时，则停止储气罐(9)供应，并启用MOCVD设备自身的气路系统供应，同时打开第十隔膜阀(PV10)以排空储气罐(9)内的气体，重新储备满足要求的供应气体。
5.根据权利要求4所述的适用于MOCVD设备的气体循环系统，其特征在于，所述储气罐(9)的出口配备调压装置，以调节出口气体压力至30psi～40psi；所述气体补充管路包括连接循环腔(300)的循环腔补气管路(31)、连接上料腔(200)的上料腔补气管路(32)、连接传送腔(100)的传送腔补气管路(33)以及连接过渡腔(400)的过渡腔补气管路(34)，在循环腔补气管路(31)、上料腔补气管路(32)、传送腔补气管路(33)和过渡腔补气管路(34)上均设有气体流量控制器，以分别控制各个补气管路的气体输入量，进而代替MOCVD设备自身气路系统的气体供应对各个腔室进行吹扫。
6.根据权利要求5所述的适用于MOCVD设备的气体循环系统，其特征在于，在循环腔补气管路(31)、上料腔补气管路(32)、传送腔补气管路(33)和过渡腔补气管路(34)上分别设有第一过滤器(81)、第二过滤器(82)、第三过滤器(83)和第四过滤器(84)，以实现循环气体经过过滤后再进入各个腔室进行吹扫。
7.根据权利要求6所述的适用于MOCVD设备的气体循环系统，其特征在于，所述第一过滤器(81)、第二过滤器(82)、第三过滤器(83)和第四过滤器(84)的过滤孔径均为0.003um。
8.根据权利要求2至7中任意一项所述的适用于MOCVD设备的气体循环系统，其特征在于，所述气体收集区(105)可进行独立的拆卸维护，以清除堆积层(K)。
9.根据权利要求1至7中任意一项所述的适用于MOCVD设备的气体循环系统，其特征在于，所述气体回收管路上设有单向阀，以防止吹扫气体逆向流动；气体供应管路和气体补充管路上均设有隔膜阀，以控制管路通断。
10.根据权利要求1至7中任意一项所述的适用于MOCVD设备的气体循环系统，其特征在于，MOCVD设备自身气路系统中的气体通过气体供应管路对各腔室进行吹扫，且各腔室在工艺过程中维持0～2mbar的微正压，超压部分及吹扫完的气体通过气体回收管路输送至储气罐(9)内进行储存。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于mocvd设备的气体循环系统，其特征在于，包括：气体供应管路、气体回收管路、储气罐(9)、气体补充管路和循环腔(300)；mocvd设备的上料腔(200)密封在循环腔(300)内，上下料操作均在循环腔(300)内进行，循环腔(300)与大气隔绝；
2.根据权利要求1所述的适用于mocvd设备的气体循环系统，其特征在于，所述循环腔(300)内由上至下依次设有气体汇集区(101)、气体过滤器(102)、上料区(103)、气体孔洞板(104)和气体收集区(105)；循环腔(300)侧部设有气体循环管路(106)，气体循环管路(106)的输入端通过带第一风机(61)的管道与气体收集区(105)连通，气体循环管路(106)的输出端与气体汇集区(101)连通；在循环腔(300)内，吹扫气体从顶部的气体汇集区(101)通过气体过滤器(102)压向上料区(103)，以维持上料的洁净度，并将颗粒粉尘通过气体孔洞板(104)带到气体收集区(105)，颗粒粉尘初步沉积在气体收集区(105)，以形成堆积层(k)，气体再通过第一风机(61)走气体循环管路(106)回到气体汇集区(101)，气体过滤器(102)将剩余颗粒过滤后再次压向上料区(103)，继续维持上料的洁净度，如此循环往复。
3.根据权利要求2所述的适用于mocvd设备的气体循环系统，其特征在于，所述储气罐(9)的输出端与补气总管路(3)连通，所述补气总管路(3)上依次设有第一单向阀(cv1)、第二风机(62)、氧分分析仪(5)、水分分析仪(4)和第十隔膜阀(pv10)；所述水分分析仪(4)和氧分分析仪(5)分别用于检测气体的水分含量和氧含量。
4.根据权利要求3所述的适用于mocvd设备的气体循环系统，其特征在于，若水分分析仪(4)和氧分分析仪(5)检测出气体的水氧值超出预设范围时，则停止储气罐(9)供应，并启用mocvd设备自身的气路系统供应，同时打开第十隔膜阀(pv10)以排空储气罐(9)内的气体，重新储备满足要求的供应气体。
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【专利技术属性】
技术研发人员：巴赛，胡凡，巩小亮，胡志坤，谢添乐，刘柱，马玉玺，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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