一种倒置MOCVD反应炉制造技术

一种倒置MOCVD反应炉属于半导体外延生长设备领域，包括炉体、固定在炉体内的排气罩基座和固定在炉体顶部的炉盖，在炉体侧壁上开有开口，开口上固定有插板阀，炉体内部通过转轴连接有石墨基盘，排气罩基座固定在外延片基盘外侧且通过升降汽缸与炉体底部连接到一起。本技术方案中，反应室内的压强大于石墨基盘内的压强，通过压强差将衬底紧紧的压在石墨基盘的相应位置。石墨基盘的旋转消除了气流场的不均匀性和热场的不均匀性，使外延生长更加均匀。外延生长面向下，Ⅲ族源和Ⅴ族源在反应室内反应生成的化合物晶体就不会落在外延生长面上，彻底解决了颗粒缺陷外延片问题。（*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】一种倒置MOCVD反应炉属于半导体外延生长设备领域，包括炉体、固定在炉体内的排气罩基座和固定在炉体顶部的炉盖，在炉体侧壁上开有开口，开口上固定有插板阀，炉体内部通过转轴连接有石墨基盘，排气罩基座固定在外延片基盘外侧且通过升降汽缸与炉体底部连接到一起。本技术方案中，反应室内的压强大于石墨基盘内的压强，通过压强差将衬底紧紧的压在石墨基盘的相应位置。石墨基盘的旋转消除了气流场的不均匀性和热场的不均匀性，使外延生长更加均匀。外延生长面向下，Ⅲ族源和Ⅴ族源在反应室内反应生成的化合物晶体就不会落在外延生长面上，彻底解决了颗粒缺陷外延片问题。【专利说明】—种倒置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器件的可靠性提出了新的要求和挑战。主要表现为不能出现死灯、暗灯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。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，衬底的外延生长面均是朝上的。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石墨护罩的下表面，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。部分化合物晶体在III族源和V族源的气流中长大并落在衬底的上表面。这样就形成外延生长过程中产生了颗粒缺陷外延片。
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问题，本技术提出了一种倒置MOCVD反应炉。实现上述有益效果的技术方案为，1、一种倒置MOCVD反应炉，其特征在于: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；炉筒上方与炉盖相连接，第二磁流体、石墨护罩以及第一磁流体支架与炉盖相连接，第一磁流体固定在第一磁流体支架上，负压排气口与第一磁流体连接，负压排气口在炉筒上方；同步带轮固定在第二磁流体上，第二磁流体下方连接有石墨基盘，石墨基盘的下表面载有衬底；炉筒的下方与炉底相连接，排气口、焊接式波纹管、支架、MO源进气部件、水冷电极及气缸与炉底相连接，焊接式波纹管上方与排气罩基座连接，排气罩基座与排气罩连接；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；水冷电极上方与石墨电极连接，石墨电极与加热器连接；气缸的上方与排气罩基座连接，气缸带动排气罩基座上下动作。进一步，MO源进气部件固定在炉底中心线上。本技术方案中，反应室内的压强大于石墨基盘内的压强，通过压强差将衬底紧紧的压在石墨基盘的相应位置。石墨基盘的旋转消除了气流场的不均匀性和热场的不均匀性，使外延生长更加均匀。外延生长面向下，III族源和V族源在反应室内反应生成的化合物晶体就不会落在外延生长面上，彻底解决了颗粒缺陷外延片问题。所述石墨基盘中空部位通过空与放衬底的凹台相通，放置衬底的凹面是凹凸环形相间的，这样使衬底受力均匀，保护衬底不被破坏。石墨基盘的上面与磁流体连接，保证了旋转式的密封性。MO源进气部件是固定在炉底，特气管路接入此处。本技术方案中，由于设备需要定期维护，在维护过程中开合炉盖不涉及特气管路的断开，从而保证了整个特气管路的气密性和洁净度。所述MO源进气部件中间设有水冷结构，防止III族源和V族源气流在MO源进气部件顶部混合处达到反应温度，提高了 III族源和V族源气体的利用率并减少了结晶化合物颗粒。在加热器下还固定有钨反射板和钥反射板，钨反射板固定在钥反射板上方。本技术方案中，采用钨、钥反射板将主盘底部加热器的辐射反射回主板，提高能量的利用效率，同时保证主盘上的反应温度更加均匀，提高了成品率。排气罩基座与升降气缸连接，升降气缸与炉底连接在一起。本技术方案中，外延片在生长完成后，将炉内加压，加压后通过升降汽缸将排气罩基座降到露出开口的位置，然后插板阀将炉体侧壁打开，由外部的机械手将外延片基盘上生长好的外延片取出，不用再打开炉盖人工取片，提高了反应炉的生产效率和自动化程度。【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 3.第一磁流体固定座 4.第一磁流体5.负压排气口 6.同步带轮 7.第二磁流体 8.石墨基盘9.石墨护罩 10.排气罩 11.排气罩基座 12.焊接式波纹管13.炉底 14.升降气缸 15.水冷电极 16.支架17.钥隔热板 18.钨隔热板 19.MO源进气部件 20.加热器支架21.加热器 22.石英护板 23.排气口 24.MO源气流25.衬底 26.插板阀。【具体实施方式】下面结合附图对本技术做进一步说明。结合图1，本技术的一种实施方式。一种倒置MOCVD反应炉结构包括，炉筒1，炉筒I侧面有开口，插板阀26与开口处矩形法兰相连接。炉筒I上方与炉盖2相连接，第二磁流体7、石墨护罩9以及第一磁流体支架3与炉盖I相连接，第一磁流体固定在第一磁流体支架3上，负压排气口 5与第一磁流体连接。同步带轮6固定在第二磁流体上，第二磁流体下方连接有石墨基盘8，石墨基盘8的下表面载有衬底25。炉筒I的下方与炉底13相连接，排气口 23、焊接式波纹管14、支架16、M0源进气部件19、水冷电极15及气缸14与炉底13相连接，焊接式波纹管14上方与排气罩基座11连接，排气罩基座11与排气罩10连接。支架16上方与钥隔热板17连接，钥隔热板17上面是钨隔热板18，钨隔热板18上面放有加热器支架20，加热器支架20上方固定加热器21，加热器21上方有一片石英护板22。水冷电极15上方与石墨电极连接,石墨电极与加热器连接。气缸14的上方与排气罩基座连接，气缸14可带动排气罩基座上下动作。本技术在生长外延片时，保持石墨基盘8内部压强小于反应室压压强，这样压力差使衬底紧紧的贴在石墨基盘的相应位置。这样衬底的外延面是向下的。具体的操作过程，反应室内保持要求的压强，插板阀26打开，排气罩10在气缸14的带动下向下动作，让出机械手通道。机械手拖着衬底运动到石墨基盘下方，负压排气口开始排气，反应室内的气体托起衬底到石墨基盘的相应位置。机械手退出。气缸14动作带动排气罩10回复原位，插板阀关闭。加热器21开始工作，同时电机开始带动同步带轮6旋转，同步带轮6带动石墨基盘8旋转。将衬底加热到850°C，通入MO源，同时排气口开始排气，并保证反应室内压强为50mbar。外延生长完成后，加热器停止工作，并且MO源气流切换为保护气体。当炉内温度降到200°C时，石墨基盘旋转到要求为止停止旋转。反应室内保持要求的压强，插板阀26打开，排气罩10在气缸14的带动下向下动作，让出机械手通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倒置MOCVD反应炉，其特征在于：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；炉筒上方与炉盖相连接，第二磁流体、石墨护罩以及第一磁流体支架与炉盖相连接，第一磁流体固定在第一磁流体支架上，负压排气口与第一磁流体连接，负压排气口在炉筒上方；同步带轮固定在第二磁流体上，第二磁流体下方连接有石墨基盘，石墨基盘的下表面载有衬底；炉筒的下方与炉底相连接，排气口、焊接式波纹管、支架、MO源进气部件、水冷电极及气缸与炉底相连接，焊接式波纹管上方与排气罩基座连接，排气罩基座与排气罩连接；支架上方与钼隔热板连接，钼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；水冷电极上方与石墨电极连接，石墨电极与加热器连接；气缸的上方与排气罩基座连接，气缸带动排气罩基座上下动作。

【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：新型
国别省市：北京;11