TW200937500A - An HVPE reactor arrangement - Google Patents

Description

200937500 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種低壓氫化汽相羞晶生長（Ηγ·ρΕ)反應 爐，例如，用於氮化鎵(GaN)基半導體基板及組件之磊晶生長。 更明確地說，係關於反應室之抽空裝置。 【先前技術】 在目則為氮化鎵(GaN)生長所設計之HVPE反應爐中，一 個典型及嚴重之問題是異質物質，額是氣化氨（廳〇及氣化 鎵（仏⑶），於反應爐内表面之高比率寄生沉積②⑽也化 deposition)，尤其在製程氣體之出口附近及後方。因此，某些 反應爐甚至在操作若干小時後即阻塞。該阻塞問題涉及整體排 氣系統’尤其在於抽空泵mi複合物使非常困難使用傳統 之標準抽线來，低反應爐内之壓力。因此t使用特別的裝 置，致成本之提高。一已知試圖避免抽空泵阻塞之方法是在該 泵之前安裝大型凝結室。該大型凝結室之仙如同殘餘氣體之 f集器(trap)，使氣體大量沉積於該大型凝結室之牆面上。然而 這種方法自然只是延緩阻塞，而無法真正解決基本問題。 、因此，-種能夠使HVPE反應爐不因排氣系統阻塞中斷而 連續操作之低成本、有效率之抽空系統為業界所殷求。 【發明内容】 本發明之目的為提供一有效率、更低成本之HVPE反應爐 抽空系統；該抽空系統可使反應爐連續操作，不會因寄生沉積 導致排氣系統阻塞而中斷。 本發明之特徵揭示於申請專利範圍之第1項。本發明之 HVPE反應爐設備包括：—反應室、—用於導引製程氣體至該 200937500 反應室之氣體人π、—殘餘氣體出口及—用於將該殘餘氣體由 該反應室通過該殘餘氣體出σ排放出去之抽空聚；該粟可於該 反應室内建立及維持大約等於或低於1〇〇mbar2氣壓。 依據本發明，該反應爐設備包括為該抽空泵提供溶解液之 裝置’以溶解殘餘氣體之異質物質可能在豸泵内表面上寄生沉 積。 因此’本發明之主要特徵在於提供溶解液給抽空泵，以溶 解固體寄生沉積物’並將其從該泵及後方之排放管洗除出去。 這種清潔抽空泵之方式不僅可於製程與製程之間，也可於製程 中實施。若於反應爐操作期間提供溶解液，該溶解液也可發揮 在其進入抽空泵前溶解殘餘氣體之另一重要功能，如此可防止 該等氣體之沉積或凝縮於該泵之表面。上述兩種機制可防止抽 空泵之阻塞，使反應爐長期順利的運轉。與高成本，但仍然易 於阻塞或損害抽空泵之先前技術系統相較，本發明具有極大優 點。 本發明所使用之抽空泵可為任何類型，其可提供抽真空， 及傳送氣體外，還可傳送液體及蒸汽。可用之抽空泵類型為例 如液ϊ衣泵（liquid ring pumps)、薄膜泵(membrane pumps)及活塞 定量泵(piston dosing pumps)。舉例言之，工業陶瓷製液環抽办 泵可為好的選擇。活塞定量泵是一基於活塞往返循環運轉 空系。活塞定里泵’當活塞運動到一方時，通常往内没取〜〜 量液體’然後當活塞運動到相反方向時，將該液體向外推。 〇因 此，該運轉可說是脈動式而非連續液體傳輸。當使用活塞定量 泵類型時，最好至少具有兩個非同步泵，以減少由於脈動式孓 200937500 運轉所產生壓力變動。 供給溶解液給泵之裝置包括具有流線連接至泵入口之溶 解液容器。該流線最好具有可調控之閥門。在一較可取之實施 例中，溶解液容器具有流線連接至泵之入口及出口，如此形成 一溶解液循環路徑，以促使該溶解液之較長時間使用。在此實 施例中，最好還具有另一溶解液容器作為備用容器，以供需要 時，注入額外清潔液至循環液中。 上述之反應爐設備最好還包括額外之殘餘氣體出口及配 設於其後方之乙二醇起泡器（ethylene-glycol bubbler)，該兩者相 結合成為剩餘氣體之另一氣體排放路徑，例如，當清潔反應爐 於抽空泵之非使用狀態。氯化氨及其他廢料之水溶液可能對於 反應爐部件是非常有害的，且當低製程氣體流時，這些溶劑之 蒸氣之逆流也會負面地影響生長過程。該乙二醇起泡器之作用 如同可防止該逆流之閥門。 【實施方式】 本發明將參照圖1詳述於後。圖1示意圖顯示依據本發明 實施例之HVPE反應爐設備。 圖1之反應爐包括反應室1及用以引導製程氣體至該反應 室之製程氣體入口 2。為簡明起見，圖1僅顯示一個製程氣體 入口。當然，在實際設備中，通常有多個製程氣體入口。為抽 空流通反應室之殘餘製程氣體，有一殘餘氣體出口 3,及跟隨 其後有一包括抽空系· 4之組構，該果之引入口由流線安排，經 過該殘餘氣體出口與該反應室連通。在該組構中，該泵與殘餘 氣體出口之間具有雙向第1閥門VI，其用以控制該反應室與該 5 200937500 泵之間之流通^連接至該雙向第丨㈣之管 管線5,其供给氮氣或其他惰性氣體至該泵'，v有〜惰性氣體 該泵流線，亦即該泵及/或連接至該泵之往返營用以清理及吹乾 期之間。此外，流線上經由第2閥門V2與玆^，於該泵運轉 以清理及吹乾 蒸餾水容器6，其用以 ❹ 由第2閥門V2與該泵、、’於該泵運轉 儲存及提供蒸餾水連接之裝置是 沖洗該殘餘氣體目寄生沉積所產生堆積 ^I，以溶解及 該泵之出口導向水槽7’接著反過來，經由^内表运之物質。 到該泵之人如此’構成—流通該栗與該，H v3連接回 =，尚有第4閱門V4連接至該水槽，用⑽^環:= 績連:著為第殘放之乙另:選擇路徑’另1餘氣想… 另-殘餘氣體排放路徑可用:醇=器9、及第6閥H V6。該 力大於大氣壓之狀' 例如，反應爐清理期間或當壓 流到該反應室。^ ° “乙二醇起泡器可防止化學有害物質回 放管10,以僂、個殘餘氣體排放路徑最終一致通往共同排 圖i)。 送該殘餘氣體至廢氣處理器（scrubber)(未顯示於 下，Γ之反應爐裝置之操作方式將詳述於後。在正常操作 ^時，第5 ^氣體由殘餘氣體出口 3排放。當第1閥門V1打 :該反應室及^ :閥門V5、V6為關閉狀態。抽空泵4用以淨 水，該水可於 閱門V3可用以控制從水槽流向該果之供給 回到該水合解及冲洗該泵内表面之寄生沉積。水在該泵之後 篆餾水可i，然後5水可經由第4閥門V4排放出去。純淨之 蒸餘水槽經由第2閥門V2加入水循環系統。該泵 200937500 不但可被清潔於製程當中，也可於製程時期之間。 應知，水作為溶液僅為一簡單範例。對於熟悉此技藝之人 士，除純水外，任何其他適當液體或水溶劑皆可被使用。例如 與水比較，醇類更易於將HC1、氨氣或氣化氨溶解。 當清理反應爐於製程運轉之間及泵不被使用之其他情況 下，第1閥門VI對反應室關閉，及第5及第6閥門V5、V6 打開。如此，殘餘氣體則流通另一殘餘氣體出口 8及乙二醇起 泡器9。然後流經雙向閥門VI之例如氮氣可將該泵4風乾。 本發明不受限於上述實例，熟悉此技藝之人士在申請專 利範圍内可隨其意變更實施例。 【圖式簡單說明】 圖1依據本發明實施例之HVPE反應爐設備之示意圖。 【主要元件符號說明】

1反應室 3剩餘氣體出口 5惰性氣體管線 7水槽 9乙二醇起泡器 2 剩餘氣體入口 4 抽空泵 6 蒸餾水容器 8 殘餘氣體出口 10排放管 VI、V2、V3、V4、V5、V6 閥門

Claims (1)

1. 200937500 七、申請專利範圍： » 1.一種氫化汽相磊晶生長(HVPE)反應爐設備，包括：反應 V 室（1)、導引製程氣體至該反應室之氣體進口（2)、殘餘氣體出口 (3)、及將該反應室之殘餘氣體經由該殘餘氣體出口排放出去之 抽空泵(4)，該泵能夠製造及維持該反應室内之壓力等於或少於 100 mbar ;該反應爐設備之特徵在於包括可供給溶液予該泵， . 以溶解殘餘氣體可能在該泵内表面之寄生沉積之裝置（6, 7, V2，V3)。 ❹ 2. 如申請專利範圍第1項之HVPE反應爐設備，其中該提 供溶液給該泵之裝置包括以流線連接該泵（4)入口之溶解液容 器（6，7)。 3. 如申請專利範圍第1、2項之HVPE反應爐設備，其中該 反應爐設備包括另一殘餘氣體出口（8)及隨後之乙二醇起泡器 (9)，其作為另一殘餘氣體排放選擇路徑，用以排放殘餘氣體， 例如，於該反應爐清洗期間。 ❹