一種倒置mocvd反應爐的制作方法
【專利摘要】一種倒置MOCVD反應爐屬于半導體外延生長設備領域，包括爐體、固定在爐體內的排氣罩基座和固定在爐體頂部的爐蓋，在爐體側壁上開有開口，開口上固定有插板閥，爐體內部通過轉軸連接有石墨基盤，排氣罩基座固定在外延片基盤外側且通過升降汽缸與爐體底部連接到一起。本技術方案中，反應室內的壓強大于石墨基盤內的壓強，通過壓強差將襯底緊緊的壓在石墨基盤的相應位置。石墨基盤的旋轉消除了氣流場的不均勻性和熱場的不均勻性，使外延生長更加均勻。外延生長面向下，Ⅲ族源和Ⅴ族源在反應室內反應生成的化合物晶體就不會落在外延生長面上，徹底解決了顆粒缺陷外延片問題。
【專利說明】—種倒置MOCVD反應爐
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于半導體外延生長設備領域，特別涉及到MOCVD反應爐的結構。
【背景技術】
[0002]近年來，LED生產技術不斷進步，生產成本不斷降低，亮度不斷提高。以其能耗低、壽命長、無污染、體積小等優點得以迅猛發展。LED在室內外顯示屏、交通燈、照明市場得到廣泛的應用。人們對LED器件的可靠性提出了新的要求和挑戰。主要表現為不能出現死燈、暗燈等一系列可靠性問題。此問題的根源在于外延生長過程中產生了顆粒缺陷外延片。
[0003]LED是一種將電能轉化成光能的摻有雜質的半導體固體器件，它的結構主要是PN結芯片、電極和光學系統組成。LED的生產工藝比較復雜，一般要經過外延片制作、氮氣封裝、外延生長、芯片前工藝、研磨切割、點測分選、封裝等主要步驟。其中外延生長決定了 LED發光顏色、發光亮度以及可靠性，因此外延生長所使用的設備MOCVD是LED生產中的核心設備。然而，利用過去的MOCVD設備生長外延時，襯底的外延生長面均是朝上的。III族源和V族源在反應室內反應生成相應的化合物晶體，部分化合物晶體依附在爐蓋石墨護罩的下表面，并且逐漸長大。部分長大化合物晶體脫落，落在襯底的上表面。部分化合物晶體在III族源和V族源的氣流中長大并落在襯底的上表面。這樣就形成外延生長過程中產生了顆粒缺陷外延片。
【發明內容】
[0004]為了解決由上述原因導致的顆粒缺陷外延片問題，本實用新型提出了一種倒置MOCVD反應爐。
[0005]實現上述有益效果的技術方案為，1、一種倒置MOCVD反應爐，其特征在于:包括爐筒，爐筒側面有開口，插板閥與開口處矩形法蘭相連接；爐筒上方與爐蓋相連接，第二磁流體、石墨護罩以及第一磁流體支架與爐蓋相連接，第一磁流體固定在第一磁流體支架上，負壓排氣口與第一磁流體連接，負壓排氣口在爐筒上方；同步帶輪固定在第二磁流體上，第二磁流體下方連接有石墨基盤，石墨基盤的下表面載有襯底；爐筒的下方與爐底相連接，排氣口、焊接式波紋管、支架、MO源進氣部件、水冷電極及氣缸與爐底相連接，焊接式波紋管上方與排氣罩基座連接，排氣罩基座與排氣罩連接；支架上方與鑰隔熱板連接，鑰隔熱板上面是鎢隔熱板，鎢隔熱板上面放有加熱器支架，加熱器支架上方固定加熱器，加熱器上方有一片石英護板；水冷電極上方與石墨電極連接，石墨電極與加熱器連接；氣缸的上方與排氣罩基座連接，氣缸帶動排氣罩基座上下動作。
[0006]進一步，MO源進氣部件固定在爐底中心線上。
[0007]本技術方案中，反應室內的壓強大于石墨基盤內的壓強，通過壓強差將襯底緊緊的壓在石墨基盤的相應位置。石墨基盤的旋轉消除了氣流場的不均勻性和熱場的不均勻性，使外延生長更加均勻。外延生長面向下，III族源和V族源在反應室內反應生成的化合物晶體就不會落在外延生長面上，徹底解決了顆粒缺陷外延片問題。[0008]所述石墨基盤中空部位通過空與放襯底的凹臺相通，放置襯底的凹面是凹凸環形相間的，這樣使襯底受力均勻，保護襯底不被破壞。石墨基盤的上面與磁流體連接，保證了旋轉式的密封性。
[0009]MO源進氣部件是固定在爐底，特氣管路接入此處。本技術方案中，由于設備需要定期維護，在維護過程中開合爐蓋不涉及特氣管路的斷開，從而保證了整個特氣管路的氣密性和潔凈度。
[0010]所述MO源進氣部件中間設有水冷結構，防止III族源和V族源氣流在MO源進氣部件頂部混合處達到反應溫度，提高了 III族源和V族源氣體的利用率并減少了結晶化合物顆粒。
[0011]在加熱器下還固定有鎢反射板和鑰反射板，鎢反射板固定在鑰反射板上方。本技術方案中，采用鎢、鑰反射板將主盤底部加熱器的輻射反射回主板，提高能量的利用效率，同時保證主盤上的反應溫度更加均勻，提高了成品率。
[0012]排氣罩基座與升降氣缸連接，升降氣缸與爐底連接在一起。本技術方案中，外延片在生長完成后，將爐內加壓，加壓后通過升降汽缸將排氣罩基座降到露出開口的位置，然后插板閥將爐體側壁打開，由外部的機械手將外延片基盤上生長好的外延片取出，不用再打開爐蓋人工取片，提高了反應爐的生產效率和自動化程度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的一種實施方式的結構示意圖；
[0014]1.爐筒 2.爐蓋 3.第一磁流體固定座 4.第一磁流體
[0015]5.負壓排氣口 6.同步帶輪 7.第二磁流體 8.石墨基盤
[0016]9.石墨護罩 10.排氣罩 11.排氣罩基座 12.焊接式波紋管
[0017]13.爐底 14.升降氣缸 15.水冷電極 16.支架
[0018]17.鑰隔熱板 18.鎢隔熱板 19.MO源進氣部件 20.加熱器支架
[0019]21.加熱器 22.石英護板 23.排氣口 24.MO源氣流
[0020]25.襯底 26.插板閥。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0022]結合圖1，本實用新型的一種實施方式。一種倒置MOCVD反應爐結構包括，爐筒1，爐筒I側面有開口，插板閥26與開口處矩形法蘭相連接。爐筒I上方與爐蓋2相連接，第二磁流體7、石墨護罩9以及第一磁流體支架3與爐蓋I相連接，第一磁流體固定在第一磁流體支架3上，負壓排氣口 5與第一磁流體連接。同步帶輪6固定在第二磁流體上，第二磁流體下方連接有石墨基盤8，石墨基盤8的下表面載有襯底25。爐筒I的下方與爐底13相連接，排氣口 23、焊接式波紋管14、支架16、M0源進氣部件19、水冷電極15及氣缸14與爐底13相連接，焊接式波紋管14上方與排氣罩基座11連接，排氣罩基座11與排氣罩10連接。支架16上方與鑰隔熱板17連接，鑰隔熱板17上面是鎢隔熱板18，鎢隔熱板18上面放有加熱器支架20，加熱器支架20上方固定加熱器21，加熱器21上方有一片石英護板22。水冷電極15上方與石墨電極連接,石墨電極與加熱器連接。氣缸14的上方與排氣罩基座連接，氣缸14可帶動排氣罩基座上下動作。
[0023]本實用新型在生長外延片時，保持石墨基盤8內部壓強小于反應室壓壓強，這樣壓力差使襯底緊緊的貼在石墨基盤的相應位置。這樣襯底的外延面是向下的。
[0024]具體的操作過程，反應室內保持要求的壓強，插板閥26打開，排氣罩10在氣缸14的帶動下向下動作，讓出機械手通道。機械手拖著襯底運動到石墨基盤下方，負壓排氣口開始排氣，反應室內的氣體托起襯底到石墨基盤的相應位置。機械手退出。氣缸14動作帶動排氣罩10回復原位，插板閥關閉。加熱器21開始工作，同時電機開始帶動同步帶輪6旋轉，同步帶輪6帶動石墨基盤8旋轉。將襯底加熱到850°C，通入MO源，同時排氣口開始排氣，并保證反應室內壓強為50mbar。外延生長完成后，加熱器停止工作，并且MO源氣流切換為保護氣體。當爐內溫度降到200°C時，石墨基盤旋轉到要求為止停止旋轉。反應室內保持要求的壓強，插板閥26打開，排氣罩10在氣缸14的帶動下向下動作，讓出機械手通道。機械手伸到石墨基盤8下方的要求位置。排氣口 5停止工作，石墨基盤8內與反應室內的壓差消失，外延片自動脫落到機械手上，機械手退出。氣缸14動作帶動排氣罩10回復原位，插板閥關閉。完成一爐的外延生長。
[0025]以上所述，為本實用新型的一般實施案例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種倒置MOCVD反應爐，其特征在于:包括爐筒，爐筒側面有開口，插板閥與開口處矩形法蘭相連接；爐筒上方與爐蓋相連接，第二磁流體、石墨護罩以及第一磁流體支架與爐蓋相連接，第一磁流體固定在第一磁流體支架上，負壓排氣口與第一磁流體連接，負壓排氣口在爐筒上方；同步帶輪固定在第二磁流體上，第二磁流體下方連接有石墨基盤，石墨基盤的下表面載有襯底；爐筒的下方與爐底相連接，排氣口、焊接式波紋管、支架、MO源進氣部件、水冷電極及氣缸與爐底相連接，焊接式波紋管上方與排氣罩基座連接，排氣罩基座與排氣罩連接；支架上方與鑰隔熱板連接，鑰隔熱板上面是鎢隔熱板，鎢隔熱板上面放有加熱器支架，加熱器支架上方固定加熱器，加熱器上方有一片石英護板；水冷電極上方與石墨電極連接，石墨電極與加熱器連接；氣缸的上方與排氣罩基座連接，氣缸帶動排氣罩基座上下動作。
2.根據權利要求1所述的一種倒置MOCVD反應爐，其特征在于，MO源進氣部件固定在爐底中心線上。
【文檔編號】C30B25/02GK203530482SQ201320577516
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月17日 優先權日:2013年9月17日
【發明者】陳依新, 樊志濱, 王勇飛 申請人:北京思捷愛普半導體設備有限公司