CN205473975U - 一种用于mocvd反应器的气体混合装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于MOCVD反应器的气体混合装置，包括：一进气体管道包括第一端和第二端，第一端包括一个第一气体输入管道用于输入第一气体，进气管道第二端连接到一个气体混合管道的第一端，所述气体混合管道包括至少两个转折管道和一个第二气体管道，所述气体混合管道的第二端连接到一个第三气体管道，所述第三气体管道上包括至少一个气体输出管道用于输出混合后的工艺气体，其特征在于，所述第一气体管道的第一端和第二端之间的侧壁上还包括一个第二气体输入管道用于输入第二气体，且第一气体流量大于所述第二气体流量。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种MOCVD反应器供气系统中的气体混合装置。
背景技术
LED作为光源相比传统光源具有能耗低、亮度大、体积小等诸多优势，所以越来越得到广泛的应用。其中MOCVD是制造LED的主要方法，通过将多种反应气体通入反应腔内，反应腔内的基片被加热到足够高温（600-1000度），反应气体反应形成半导体材料层，如GaN、GaAlN材料层等，最终形成所需要的LED结构。除了上述材料层还需要在半导体材料层中掺入足够的其它材料以形成电子空穴对，最终形成PN结。由于需要掺杂入的材料数量很少，需要精确控制掺杂入半导体材料层的材料数量。然而MOCVD晶体外延生长工艺在不停改进，不同的生产设备和生产工艺需要不同的掺杂浓度，所以需要在不同的工艺中长期稳定的输入浓度可控的掺杂气体成为MOCVD反应器供气系统的重要要求。掺杂气体流量很小，需要稀释气体携带稀释后进入反应腔，但是大流量的稀释气体和微小流量的掺杂气体流量差距可达到10倍到200倍左右，这么大的流量差距导致混入的掺杂气体会被大流量稀释气体压迫到气体管道一侧，无法快速向四周扩散，为了获得混合均匀的稀释气体和掺杂气体，需要很长的混合管道才能实现。洁净室内MOCVD反应器的体积受限无法安装长度太大的气体混合管道，同时为了零部件维护和减少气体压力损失的需要也不能采用具有太多转折管道的气体混合管道。所以如何在尽量短的距离，尽量简单的结构内实现两者流量差很大的气体的快速混合成为业界急需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是在用尽可能端的管道实现两者流量差距很大的气体的均匀混合，本实用新型揭露了一种用于MOCVD反应器的气体混合装置，包括：
一进气体管道包括第一端和第二端，所述第一端包括一个第一气体输入管道用于输入第一气体，进气管道的第二端连接到一个气体混合管道的第一端，所述气体混合管道包括至少两个转折管道，所述气体混合管道的第二端连接到一个第三气体管道，所述第三气体管道上包括至少一个气体输出管道用于输出混合后的工艺气体，其特征在于，所述第一气体管道的第一端和第二端之间的侧壁上还包括一个第二气体输入管道用于输入第二气体，且第一气体流量大于所述第二气体流量。其中，所述第一气体流量大于第二气体流量10倍以上。
其中所述第二气体输入管道与所述进气管道之间的夹角范围在30-120度之间，以保证第一气体和第二气体的初步混合。进一步的，所述第二气体输入管道与进气管道互相垂直。
所述气体混合管道包括依次连接的第一转折管道、第二气体管道和第二转折管道。
所述气体输出管道连接到MOCVD的反应器中的反应腔。第三气体管道上还包括一个第二气体输出管道连接到MOCVD反应器的排气端，使得在第二气体浓度可变的情况下，通过气体输出管道输出到MOCVD反应器的流量稳定。
所述进气管道和第三气体管道互相平行，且第二气体管道短于所述进气管道或第三气体管道，实现气体混合装置的体积最小化。
本实用新型第二实施例提供了一种气体混合管道包括依次连接的第一转折管道、第二气体管道第一部分、第二转折管道、第二气体管道第二部分、第三转折管道、第二气体管道第三部分、第四转折管道，所述第二气体管道的各个部分与所述进气管道互相垂直排布。
附图说明
图1是本实用新型气体混合装置示意图；
图2是本实用新型第二实施例的气体混合装置立体结构示意图。
具体实施方式
如图1所示为本实用新型气体混合装置示意图，具有第一流量的稀释气体1通入第一气体管道10，沿着管道10向前流动。第一气体管道10侧壁包括一个反应气体管道11，反应气体管道11使得来自反应气体源的反应气体2垂直流入第一气体管道10。反应气体2具有第二流量，其中第一流量是第二流量的10倍至200倍大。由于巨大了流量差距，反应气体2垂直注入稀释气体后主要分布在图中靠右侧管壁处，随着向下流动逐渐向管道10的中心区域扩散，要在整个管道内完全与稀释气体1混合需要很长的管道。所以管道10的下端包括两个转折管道T1、T2，转折管道T1、T2之间还包括一个第二管道20。稀释气体1和反应气体2初步混合后向下经过转折管道T1，此时初步混合气体由于发生方向转折，内部气流也发生翻滚，更多的反应气体2与稀释气体混合。随后稀释气体1和反应气体2混合形成的工艺气体3流过第二管道20到达第二个转折管道T2，再一次工艺气体内部气流发生涡流翻滚，进一步地，稀释气体和反应气体2得到混合，形成混合良好的工艺气体3并向上流到第三气体管道30。
工艺气体3向上沿第三气体管道3向上扩散然后一部分工艺气体经过输出管道31输出到MOCVD反应腔内进行反应，另一部分工艺气体3继续向上流动经过输出管道33连接到排气端排出多余的工艺气体。在MOCVD工艺过程中，掺杂工艺所需要的工艺气体3可以根据工艺需要自由选择稀释气体1和反应气体2的流量，通过不同的流量比率选择可以获得不同流量的工艺气体3，工艺气体3内的反应气体浓度也可以自由调节。当需要高浓度的反应气体时可以增加反应气体2的流量，大需要大流量低反应气体浓度的工艺气体时可以增加稀释气体1的流量，同时通过调节流出输出管道33的流量来保持经过输出管道31流入反应腔的的工艺气体3的流量稳定。其中反应气体2可以是SiH4或者Si2H6等用于掺杂的气体，也可以是其它小流量的反应气体，稀释气体可以是N2/H2。
如图2所示是本实用新型第二实施例的立体结构图，图中第一气体管道10的上端包括一个横向的气体输入管道，第二气体管道20被改造为由三段气体管道20a-20c组成，各段气体管道之间还通过多个转折管道T1’、T2’、T3’、T4’实现连接。20a-20c这些气体管道和T1’-T4’转折管道共同构成的气体通路使得工艺气体在较短距离内经过4次翻滚，实现更好的气体混合。由于多个转折管道的存在，第二气体管道20a-20c可以设计的很短，比如小于第一气体管道或第三气体管道，第一气体管道10和输出工艺气体的第三气体管道30可以在很近距离内平行排布，相应的整个气体混合装置的体积也可以很小。本实用新型的气体混合装置可以在很小空间内实现流量差距极大的两种气体快速均匀的混合，而且在输出到反应腔的工艺气体3流量保持稳定的基础上自由调节工艺气体内反应气体的含量或浓度。
如图1、2所示，本实用新型中反应气体2通过反应气体管道11送入第一气体管道10，其中反应气体管道11与第一气体管道10垂直，根据本发明原理，反应气体管道11也可以是以不同角度与第一气体管道相交的，如图2中的角度θ可以是 30-120度的范围，在这些范围内反应气体2在通入第一气体管道10时均能够向第一气体管道10内的中心扩散，而不是被大量的稀释气体流压迫到管道内壁一侧。随后进过至少两个转折部使得初步混合后的工艺气体发生翻滚，最终到达第三气体管道上的输出管道31、33的出口时工艺气体3已经达到均匀的混合。本实用新型中的多个转折管道除了如图1、2所示的使得气体呈90度转折外也可以是其它角度的转折，最佳的转折角度大于45度，转折角度过小会使得气体不会发生剧烈的翻滚无法在短距离内加速两种气体的混合。
虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (9)
1.一种用于MOCVD反应器的气体混合装置，包括：
一进气体管道包括第一端和第二端，所述第一端包括一个第一气体输入管道用于输入第一气体，进气管道的第二端连接到一个气体混合管道的第一端，
所述气体混合管道包括至少两个转折管道，所述气体混合管道的第二端连接到一个第三气体管道，
所述第三气体管道上包括至少一个气体输出管道用于输出混合后的工艺气体，
其特征在于，所述第一气体管道的第一端和第二端之间的侧壁上还包括一个第二气体输入管道用于输入第二气体，且第一气体流量大于所述第二气体流量。
2.如权利要求1所述的用于MOCVD反应器的气体混合装置，其特征在于，所述第二气体输入管道与所述进气管道之间的夹角范围在30-120度之间。
3.如权利要求1所述的用于MOCVD反应器的气体混合装置，其特征在于，所述气体混合管道包括依次连接的第一转折管道、第二气体管道和第二转折管道。
4.如权利要求1所述的用于MOCVD反应器的气体混合装置，其特征在于，所述气体输出管道连接到MOCVD的反应器中的反应腔。
5.如权利要求4所述的用于MOCVD反应器的气体混合装置，其特征在于，所述第三气体管道上还包括一个第二气体输出管道连接到MOCVD反应器的排气端。
6.如权利要求1所述的用于MOCVD反应器的气体混合装置，其特征在于，所述进气管道和第三气体管道互相平行，且第二气体管道短于所述进气管道或第三气体管道。
7.如权利要求1所述的用于MOCVD反应器的气体混合装置，其特征在于，所述气体混合管道包括依次连接的第一转折管道、第二气体管道第一部分、第二转折管道、第二气体管道第二部分、第三转折管道、第二气体管道第三部分、第四转折管道，所述第二气体管道的各个部分与所述进气管道互相垂直排布。
8.如权利要求2所述的用于MOCVD反应器的气体混合装置，其特征在于，所述第二气体输入管道与进气管道互相垂直。
9.如权利要求1所述的用于MOCVD反应器的气体混合装置，其特征在于，所述第一气体流量大于第二气体流量10倍以上。
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| CN201620260801.6U CN205473975U (zh) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | 一种用于mocvd反应器的气体混合装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112928008A (zh) * | 2019-12-06 | 2021-06-08 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 气体供应系统及其气体输送方法、等离子体处理装置 |
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2016
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| CN112928008B (zh) * | 2019-12-06 | 2023-03-24 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 气体供应系统及其气体输送方法、等离子体处理装置 |
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