一種用于MOCVD反應(yīng)室的清潔系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種用于MOCVD反應(yīng)室的清潔系統(tǒng)，包括具有溫度控制功能的氣體管路、具有溫度控制功能的過濾裝置、具有溫度控制功能的冷阱；其中，所述MOCVD反應(yīng)室的出口連接至氣體管路的入口，所述氣體管路的出口連接至過濾裝置，所述冷阱設(shè)置在過濾裝置的下游，且在該冷阱下游還連接有一個(gè)節(jié)流閥和真空泵，通過所述節(jié)流閥使壓力在反應(yīng)室可調(diào)節(jié)，同時(shí)為了能夠調(diào)整低于大氣壓下的特定壓力范圍，所述真空泵位于節(jié)流閥后面；清潔時(shí)，主要將含有氯化物或鹵化物的氣體通入MOCVD反應(yīng)室內(nèi)部以對沉積物進(jìn)行原位去除。采用該清潔系統(tǒng)無需打開MOCVD反應(yīng)腔室，可重復(fù)性好、清潔效率高。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及MOCVD反應(yīng)室清潔的
，尤其是指一種用于MOCVD反應(yīng)室的清潔系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
MOCVD是在氣相外延生長(VPE)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型氣相外延生長技術(shù)。MOCVD是以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有機(jī)化合物和V、Ⅵ族元素的氫化物等作為晶體生長源材料，以熱分解反應(yīng)方式在襯底上進(jìn)行氣相外延，生長各種Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。反應(yīng)室中的反應(yīng)是很復(fù)雜的，每個(gè)反應(yīng)步驟之后都會(huì)形成多余的氣態(tài)和非氣態(tài)副產(chǎn)物，非氣態(tài)沉積物會(huì)沉積在反應(yīng)室內(nèi)部(如內(nèi)壁等處)，造成設(shè)備工藝參數(shù)誤差、反應(yīng)室性能下降，并且容易在制備半導(dǎo)體化合物的過程中在基片表面形成顆粒等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)影響半導(dǎo)體性能。因此，在使用過程中需要對反應(yīng)室進(jìn)行清潔。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡單可靠的MOCVD反應(yīng)室用的清潔系統(tǒng)，采用該清潔系統(tǒng)無需打開MOCVD反應(yīng)腔室，可重復(fù)性好、清潔效率高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)所提供的技術(shù)方案為：一種用于MOCVD反應(yīng)室的清潔系統(tǒng)，包括具有溫度控制功能的氣體管路、具有溫度控制功能的過濾裝置、具有溫度控制功能的冷阱；其中，所述MOCVD反應(yīng)室的出口連接至氣體管路的入口，所述氣體管路的出口連接至過濾裝置，所述冷阱設(shè)置在過濾裝置的下游，且在該冷阱下游還連接有一個(gè)節(jié)流閥和真空泵，通過所述節(jié)流閥使壓力在反應(yīng)室可調(diào)節(jié)，同時(shí)為了能夠調(diào)整低于大氣壓下的特定壓力范圍，所述真空泵位于節(jié)流閥后面；清潔時(shí)，主要將含有氯化物或鹵化物的氣體通入MOCVD反應(yīng)室內(nèi)部以對沉積物進(jìn)行原位去除。所述過濾裝置的過濾介質(zhì)為多孔材料，能使得非氣態(tài)和固體反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過時(shí)被擋下而只通過氣態(tài)反應(yīng)物。本技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果：在清潔過程中使用氯化物或鹵化物，這與反應(yīng)室的副產(chǎn)物組合以形成氯化鎵或類似物。作為清洗氣體，例如Cl2或HCl可被使用。為了達(dá)到清潔的目的，使用干蝕刻方法，以氫，氮或惰性氣體作為載氣把蝕刻氣體(例如Cl2)引入到反應(yīng)室。反應(yīng)室壁上的沉積物與Cl2在高溫度下形成揮發(fā)性的鎵合物，如GaCl3、Ga2CL6、GaCl、GaCl2、Ga2Cl。總之，本清潔系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單可靠，采用本清潔系統(tǒng)無需打開MOCVD反應(yīng)腔室，可重復(fù)性好、清潔效率高。附圖說明圖1為清潔系統(tǒng)用在MOCVD反應(yīng)室的清潔示意圖。圖2為反應(yīng)產(chǎn)物GaCl3的蒸氣壓曲線圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本技術(shù)作進(jìn)一步說明。本實(shí)施例所述的用于MOCVD反應(yīng)室的清潔系統(tǒng)，包括具有溫度控制功能的氣體管路、具有溫度控制功能的過濾裝置、具有溫度控制功能的冷阱；其中，所述MOCVD反應(yīng)室的出口連接至氣體管路的入口，所述氣體管路的出口連接至過濾裝置，所述冷阱設(shè)置在過濾裝置的下游，且在該冷阱下游還連接有一個(gè)節(jié)流閥和真空泵。氣體管路帶有溫度控制功能，能夠防止從反應(yīng)室出來的氣態(tài)排放物冷凝。過濾裝置的過濾介質(zhì)是一種多孔材料，使得非氣態(tài)和固體反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過時(shí)被擋下而只通過氣態(tài)反應(yīng)物。該過濾器裝置具有溫度調(diào)節(jié)功能。過濾裝置布置在冷阱裝置之前，從功效來說尤其重要。當(dāng)氣態(tài)排放物在離開反應(yīng)器后，通過調(diào)節(jié)過濾裝置的溫度，使得在過濾裝置中的溫度高于氣態(tài)排放物的冷凝溫度，避免產(chǎn)生縮合物。氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物在下游冷阱上冷凝。在沉積過程中產(chǎn)生固體反應(yīng)產(chǎn)物和蝕刻氣體反應(yīng)轉(zhuǎn)換成氣態(tài)化學(xué)化合物。例如，鎵化合物通過氯氣轉(zhuǎn)化成揮發(fā)性鎵氯化合物，揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物在冷阱中被冷凝出來。在所述冷阱下游，設(shè)置一個(gè)節(jié)流閥使壓力在反應(yīng)室可調(diào)節(jié)。為了能夠調(diào)整低于大氣壓下的特定壓力范圍，真空泵位于節(jié)流閥后面。并且，反應(yīng)室、過濾器裝置、反應(yīng)器和過濾器裝置本身之間的連接管都具有溫度調(diào)節(jié)功能，使其內(nèi)部氣態(tài)成分保持凝結(jié)溫度之上的穩(wěn)定溫度。如圖1所示，載氣與處理氣體穿過氣體供給管路3進(jìn)入反應(yīng)器1內(nèi)部。在反應(yīng)器1內(nèi)部有氣體入口元件14，具有多個(gè)氣體出口孔，進(jìn)入到工藝處理室2。氣體入口元件14與氣體供給管路3串聯(lián)。處理室2的底部由一基座支承17形成，在其上放置晶片襯底。在基座17上有一個(gè)溫度控制裝置4。主要用于加熱，例如，射頻加熱，輻射加熱或電阻加熱使基座17和處理室2可以加熱到高溫。當(dāng)在反應(yīng)室中發(fā)生沉積工藝時(shí)，伴有氣態(tài)和非氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物的形式。圖1中的15是一個(gè)出氣口，剩余氣體及反應(yīng)產(chǎn)物集中經(jīng)過出氣口15排放，連接到氣體管路5。氣體管路5通過由一個(gè)填充有傳熱液體的腔室套環(huán)9。腔室套環(huán)9具有入口5”和出口5'，具有溫度控制功能，可以使用水充當(dāng)熱媒，使其具有90℃的溫度。過濾器裝置7布置冷阱6上游，內(nèi)部設(shè)有過濾筒16，過濾介質(zhì)由多孔材料制成。廢氣通過氣體管路5通過過濾筒16，攔截廢氣中的固體顆粒。過濾裝置7的外殼，由夾套8提供溫度控制。夾套8的熱媒可以是水，入口為8’，出口為8”。另外，溫度控制也可以由電阻加熱形成，例如，加熱夾套。常用方式一般由具有溫度控制的電加熱組成。冷阱6有一個(gè)外殼，它也具有溫度控制功能。再次，其溫度控制裝置以一個(gè)套筒13的方式形成腔室，溫度控制介質(zhì)通過入口13'的和出口13”進(jìn)出腔室。溫度控制介質(zhì)是一個(gè)冷卻劑，例如乙二醇水，使冷阱6能夠保持零下5℃的溫度。冷阱中6可以冷凝氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物。在冷阱6內(nèi)部也可以設(shè)置冷卻盤管18。冷卻盤管形成螺旋形通道，盤管內(nèi)部流通冷卻劑。在冷阱6的下游有一個(gè)節(jié)流閥11，閥芯12可調(diào)節(jié)開度使處理室2壓力可控。在節(jié)流閥11的下游連接真空泵10。具體清潔流程為：在處理室2中，通過基座17上的半導(dǎo)體襯底上進(jìn)行沉積III-V族半導(dǎo)體。載氣與處理氣體通過氣體供應(yīng)線3和氣體入口元件14進(jìn)入處理室2，使沉積在襯底表面形成III-V族半導(dǎo)體層。例如，通過進(jìn)氣元件14輸入三甲基鎵和NH 3和氫氣進(jìn)入處理室2引起反應(yīng)。沉積的過程會(huì)使處理室2和基座17形成含鎵的化學(xué)涂層。清潔這些涂層可以通過氣體供給管路3引入蝕刻氣體。在這個(gè)過程中，氣體最好是Cl2。Cl2的引入使得處于高溫的處理室2內(nèi)部涂層形成氣態(tài)氯化鎵化合物。載氣攜帶清潔過程中的氣態(tài)反應(yīng)物通過氣體管路5，經(jīng)過過濾裝置7。為了在這一運(yùn)輸過程中不產(chǎn)生凝結(jié)的GaCl3，確保氣體管路5和過濾器裝置7保持在溫度TA。圖2顯示的GaCl3的蒸氣壓力曲線，TK是一個(gè)臨界溫度的簡稱。其中氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物在通過過濾器7的工作溫度為TA，高于臨界溫度TK。過濾裝置7內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)，其中蝕刻氣體與固體殘?jiān)谶^濾筒16反應(yīng)。含鎵濾渣可以轉(zhuǎn)換為例為鎵氯化合物以氣態(tài)形式，連同載氣運(yùn)送到冷阱6。過濾筒16是多孔過介質(zhì)，如濾紙或類似的形式。該過濾筒16具有在沉積過程或清洗過程中過濾顆粒的任務(wù)。在清洗過程中，這種固體殘留物能夠被過濾裝置7優(yōu)先過濾，但卻也使得過濾筒16的使用壽命減少。溫度控制裝置8和9都是空腔形式，內(nèi)部填充的熱媒可以是水、油、硅油或類似物質(zhì)。優(yōu)選的用于氣體管道5和過濾裝置7的溫度控制使用的相同的熱媒，使得這兩個(gè)腔室的溫度能夠一起控制。另外，避免過濾裝置7還設(shè)有調(diào)節(jié)到所需的溫度就開始過濾。冷阱6保持在溫度TB(冷凝溫度),低于臨界溫度TK,例如零下5℃。冷阱6的目的冷凝廢氣中的化合物，使下游設(shè)備，特別是真空泵10和節(jié)流閥11不會(huì)形成冷凝產(chǎn)物。真空泵10和節(jié)流閥11，也可以提供一個(gè)額外的加熱器，設(shè)備內(nèi)部本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于MOCVD反應(yīng)室的清潔系統(tǒng)，其特征在于：包括具有溫度控制功能的氣體管路、具有溫度控制功能的過濾裝置、具有溫度控制功能的冷阱；其中，所述MOCVD反應(yīng)室的出口連接至氣體管路的入口，所述氣體管路的出口連接至過濾裝置，所述冷阱設(shè)置在過濾裝置的下游，且在該冷阱下游還連接有一個(gè)節(jié)流閥和真空泵，通過所述節(jié)流閥使壓力在反應(yīng)室可調(diào)節(jié)，同時(shí)為了能夠調(diào)整低于大氣壓下的特定壓力范圍，所述真空泵位于節(jié)流閥后面；清潔時(shí)，主要將含有氯化物或鹵化物的氣體通入MOCVD反應(yīng)室內(nèi)部以對沉積物進(jìn)行原位去除。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于MOCVD反應(yīng)室的清潔系統(tǒng)，其特征在于：包括具有溫度控制功能的氣體管路、具有溫度控制功能的過濾裝置、具有溫度控制功能的冷阱；其中，所述MOCVD反應(yīng)室的出口連接至氣體管路的入口，所述氣體管路的出口連接至過濾裝置，所述冷阱設(shè)置在過濾裝置的下游，且在該冷阱下游還連接有一個(gè)節(jié)流閥和真空泵，通過所述節(jié)流閥使壓力在反應(yīng)室可...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮釗俊，方聰，靳愷，劉向平，張露，王雷，
申請(專利權(quán))人：中山德華芯片技術(shù)有限公司，
類型：新型
國別省市：廣東;44