CN102174690A - 一种mocvd石墨盘清洁装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MOCVD石墨盘清洁装置，其包括：气路控制器，真空反应室，加热单元，压力控制器，泵，尾气处理装置；带腐蚀性的气体与载气进入所述气路控制器中，该气路控制器将其按比率混合后通入所述的真空反应室内，所述的加热单元进行加热控温，且所述的压力控制器进行压力控制，该混合气体与石墨盘表面沉积物充分反应，反应残留物通过泵随载气一起排出真空反应室，进入尾气处理装置进行净化处理。本发明所公开的装置结构简单、制造和使用成本低廉、清洁石墨盘时效果好、处理时间短，广泛适用于外延生长后附着在石墨盘上的固体沉积物的清洁。

Description

一种MOCVD石墨盘清洁装置

技术领域

本发明涉及一种MOCVD石墨盘清洁装置，特别涉及一种利用腐蚀性气体在高温下与石墨盘沉积物反应从而达到清洁效果的MOCVD石墨盘清洁装置。

背景技术

金属有机物化学汽相沉积(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，简写MOCVD)设备主要用于化合物半导体材料与器件(比如GaAs、InP、GaN、ZnS、ZnO及其合金材料和器件结构)的生长。石墨盘是MOCVD里面用来承载圆晶的部件，根据MOCVD设备的大小，石墨盘可以放置1到100多片圆晶，圆晶与圆晶之间存在空隙。在圆晶上生长半导体材料或器件结构后，圆晶之间的空隙也会沉积上半导体材料。对于GaN基LED或激光器而言，在生长完一炉圆晶后，必须清洗掉沉积在石墨盘上的材料，以避免这些材料掺入下一炉圆晶结构中，否则会影响下一炉LED或激光器结构的质量和生长重复性。对于不含AlGaN合金或含AlGaN合金较少的GaN基LED结构，在MOCVD设备中原位高温烘烤虽可去除沉积在石墨盘上的少量沉积物，但却占用了MOCVD可用于生长LED结构的大量时间，由于MOCVD设备非常昂贵(一般一台商用MOCVD设备的价格高于1000万元人民币)，从经济效应上考虑，在MOCVD设备里原位烘烤清洗石墨盘是不经济的。为此，市场上出现了专门用于清洗MOCVD石墨盘的烘烤炉，其烘烤温度可达1400度，可通入氮气、氢气或其混合气体，可以有效去除不含AlGaN合金或含AlGaN合金较少的GaN基LED沉积物。但这种烘烤炉在烘烤过程中只通入氮气和少量氢气等不具有腐蚀性的气体，其去除石墨盘上的沉积物完全依赖于高温分解。对于AlGaN等不易分解的材料，1400度并不能使其完全分解，而现有高温炉技术要获得更高的温度，其技术难度也很大，且设备生产成本和使用成本都很高。因此对于含AlGaN合金较多(包括较高Al组分和较厚的AlGaN层)的GaN基LED结构或激光器结构，现有高温烘烤炉并不能有效去除外延生长后附着在石墨盘上的沉积物，这将影响后期GaN基LED结构或激光器结构的生长质量和生长重复性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有高温烘烤炉的不足，提供一种可以彻底清洁石墨盘表面沉积物的MOCVD石墨盘清洁装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种MOCVD石墨盘清洁装置，其包括：气路控制器，真空反应室，加热单元，压力控制器，泵，尾气处理装置；带腐蚀性的气体与载气进入所述气路控制器中，该气路控制器将其按比率混合后通入所述的真空反应室内，所述的加热单元进行加热控温，且所述的压力控制器进行压力控制，该混合气体与石墨盘表面沉积物充分反应，反应残留物通过泵随载气一起排出真空反应室，进入尾气处理装置进行净化处理。

进一步地，所述的带腐蚀性的气体为HCl、HF、HBr、Cl₂、BCl₃中的一种或几种气体。

进一步地，所述的载气为氮气或氮气与氢气的混合气体。

进一步地，所述的真空反应室为石英玻璃质地的。

进一步地，所述的真空反应室两头各有一带水冷的法兰。

进一步地，所述的真空反应室内压力由所述的压力控制器控制，其调控范围为20毫巴～1000毫巴。

进一步地，所述的加热单元采用电阻丝或射频加热。

进一步地，所述的真空反应室内温度采用热电偶测温。

进一步地，所述的真空反应室内最高加热温度为1400℃。

进一步地，所述的尾气处理装置为水洗式净化处理装置，将废气中的残留腐蚀性气体、固体微粒及其它颗粒粉尘水溶于废液中，达到净化废气的效果。

本发明的积极进步效果在于：

本发明所提供的装置结构简单、制造和使用成本低廉、清洁石墨盘时效果好、处理时间短，广泛适用于外延生长后附着在石墨盘上的固体沉积物的清洁。

附图说明

图1是MOCVD石墨盘的外观示意图；

图2是本发明一较佳实施例的MOCVD石墨盘清洁装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。

实施例一

图1是MOCVD石墨盘的外观示意图，图2是MOCVD石墨盘清洁装置的结构示意图。图中，1为气路控制器，2为热电偶，3为温度控制器，4为加热器，5为真空反应室压力表，6为加热电阻丝，7为真空反应室，8为法兰，9为尾气排放口，10为压力控制器，11为泵，12为尾气处理装置，13为热电偶入口，14为工艺气体入口，15为石英管，16为石墨盘，17为衬底存放位置，18为表面沉积物堆留区。

MOCVD石墨盘16如图1所示，衬底存放位置17是用来承载外延生长时所要放入的晶圆，在外延生长后，没有被晶圆片覆盖的表面沉积物堆留区18将会附着外延生长时候所带来的大量沉积物。这些沉积物如果不及时得到清理，将会影响下一炉LED或激光器结构的质量和生长重复性。

MOCVD石墨盘清洁装置的结构如图2所示，主要由气路控制器1、真空反应室7、加热单元、压力控制器10、泵11和尾气处理装置12所组成。

其中，气路控制器1主要由具有腐蚀性的气体HCl和氢气、氮气管路及多种控制阀门、流量计所组成。清洁装置的加热单元主要由加热器4、加热电阻丝6、热电偶2和温度控制器3所组成。真空反应室7主要由石英管15、承载石墨盘16的石英舟、法兰8、热电偶入口13、工艺气体入口14、尾气排放口9和真空反应室压力表5所组成。

气路控制器1主要用于控制各种工艺气体的流量，HCl、氢气、氮气三路气体经气路控制器1按一定的比率汇流混合，混合气体通过工艺气体入口14进入真空反应室7内，压力控制器10根据真空反应室压力表5所显示的压力来调节真空反应室内的压力，可调范围在20毫巴到1000毫巴。同时，在真空反应室7内取多个测温点，所测温度通过热电偶2将信号传送给温度控制器3，工艺所需温度通过温度控制器3来设置，控制器3将设置后的温度信号传送给加热器4进行调节，加热器4是一个电容匹配调节器，对加热电阻丝6进行电流调节，从而实现反应温度的连续可调。因混合气中的HCl气体带有腐蚀性，通过加热电阻丝6加热后，腐蚀性气体能够快速有效的与附着在石墨盘表面沉积物充分反应，最终分解石墨盘表面沉积物。

反应残留物通过泵11，最终随载气氮气一起经过法兰8和尾气排放口9排出真空反应室，进入尾气处理装置12进行净化处理。法兰8是一带水冷的法兰，可以冷却反应残留物的温度。尾气处理装置12为外置的水洗式净化装置，将废气残留物中的残留腐蚀性气体、固体微粒及其它颗粒粉尘水溶于废液中，从而达到净化废气的效果。

实施例二

本实施例与实施例一相似，其区别仅在于通入的带腐蚀性气体为HBr，也可以达到相同的清洁效果。

实施例三

本实施例与实施例一相似，其区别仅在于加热单元采用射频加热，也可以达到相同的清洁效果。

实施例四

本实施例与实施例一相似，其区别仅在于通入的带腐蚀性气体为HCl和HF的混合气体，可以达到相同的清洁效果。

以上所述仅为本发明的几个较佳实施方式，并不是用于限制本发明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，本领域的技术人员对这些实施方式做出的变更和修改，都在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种MOCVD石墨盘清洁装置，其特征在于，其包括：气路控制器，真空反应室，加热单元，压力控制器，泵，尾气处理装置；带腐蚀性的气体与载气进入所述气路控制器中，该气路控制器将其按比率混合后通入所述的真空反应室内，所述的加热单元进行加热控温，且所述的压力控制器进行压力控制，该混合气体与石墨盘表面沉积物充分反应，反应残留物通过泵随载气一起排出真空反应室，进入尾气处理装置进行净化处理。

2.根据权利要求1所述的一种MOCVD石墨盘清洁装置，其特征在于，所述的带腐蚀性的气体为HCl、HF、HBr、Cl₂、BCl₃中的一种或几种气体。

3.根据权利要求1所述的一种MOCVD石墨盘清洁装置，其特征在于，所述的载气为氮气或氮气与氢气的混合气体。

4.根据权利要求1所述的一种MOCVD石墨盘清洁装置，其特征在于，所述的真空反应室为石英玻璃质地的。

5.根据权利要求1或4所述的一种MOCVD石墨盘清洁装置，其特征在于，所述的真空反应室两头各有一带水冷的法兰。

6.根据权利要求1或4所述的一种MOCVD石墨盘清洁装置，其特征在于，所述的真空反应室内压力由所述的压力控制器控制，其调控范围为20毫巴～1000毫巴。

7.根据权利要求1所述的一种MOCVD石墨盘清洁装置，其特征在于，所述的加热单元采用电阻丝或射频加热。

8.根据权利要求1、4、7任一权利要求所述的一种MOCVD石墨盘清洁装置，其特征在于，所述的真空反应室内温度采用热电偶测温。

9.根据权利要求1、4、7任一权利要求所述的一种MOCVD石墨盘清洁装置，其特征在于，所述的真空反应室内最高加热温度为1400℃。

10.根据权利1所述的一种MOCVD石墨盘清洁装置，其特征在于，所述的尾气处理装置为水洗式净化处理装置。