MOCVD设备气体输运关键技术的研究

作     者：王卫星 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘胜;甘志银

授予年度：2008年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：MOCVD 气体输运系统 压力稳定 流量恒定 

摘      要：MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)是生长高质量半导体薄膜材料的技术,在LED、半导体激光器、太阳能电池等多个领域都有应用。现有MOCVD设备的成本非常高,且完全依赖进口,进行MOCVD设备研究对国内半导体产业、新能源领域以及国防高端技术的发展都很有必要。 MOCVD设备可以分为核心的腔体反应室、加热器、冷却系统、气体输运系统以及整体控制系统。本文重点研究了气体输运系统的设计,包括结构组成和部分控制难点,并对该系统今后的发展陈述了自己的观点。 气体输运系统的作用是把包括载气和源气在内的所有气体输送至腔体参与反应,并把反应后的气体输送至排气管路进行尾气处理。气体输运包括源供给系统,Run/Vent主管路,源管路系统,吹扫气路系统,尾气处理系统及检漏管路。H2 (或N2)在源供给系统经纯化干燥后,一部分进入Run/Vent主管路作为稀释气体,一部分经源管路系统,作为载气将MO源携带出来,再流经Run/Vent主管路后进入腔体反应室,同时将反应室内多余的气体带入尾气处理系统。由于腔体内管路很复杂,而且避免MO源的壁面沉积,需要用H2 (或N2)对气体流经的关键管路持续吹扫。基于安全考虑,设备需要定期进行泄漏检查。 气体输运系统中对压力温定和流量横定的控制很重要。压力稳定涉及三个相关方面:由位于排气管路的压力传感器(薄膜规)、蝶阀和压力控制器组成的对腔体反应室的闭环压力控制系统;通过安装在金属有机源输送管路下游的电子压力控制器(PC)实现对钢瓶内压力的稳定设置,保证了对金属有机源输送的精确控制;通过对Run/Vent主管路压力的闭环控制,保证了Run管路压力无扰动和并为腔体反应室提供了稳定的流场。基于自动补偿原理而设计的两路Make up管路,通过工艺生长过程中的动态切换,实现了金属有机源Run主管路上流量在经常性切换开关动作的情况下恒定不变。