CN117802475A - 一种用于半导体外延设备的高效尾气处理系统 - Google Patents
一种用于半导体外延设备的高效尾气处理系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117802475A CN117802475A CN202311864384.7A CN202311864384A CN117802475A CN 117802475 A CN117802475 A CN 117802475A CN 202311864384 A CN202311864384 A CN 202311864384A CN 117802475 A CN117802475 A CN 117802475A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipeline
- ball valve
- gas treatment
- exhaust
- exhaust gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
- C23C16/18—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metallo-organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
Abstract
本发明提供了一种用于半导体外延设备的高效尾气处理系统,外延设备包括生长室部件、尾气抽气系统与其他部件,外延设备用于在生长室部件外延生长镓砷系化合物半导体材料,其特征在于,尾气处理系统包括:管路组件,包括第一管路、第二管路、第三管路与第四管路;尾气处理功能组件,包括过滤罐、真空泵与双磷阱;真空泵,生长室部件、第一管路、过滤罐、第二管路、真空泵、双磷阱与第四管路依次相连;其中,生长室部件输出的尾气经管路组件输送至尾气处理功能组件,尾气处理功能组件对尾气进行冷凝析出和过滤,以及对磷化物进行处理。
Description
技术领域
本发明涉及半导体外延设备技术领域,具体涉及一种用于半导体外延设备的高效尾气处理系统。
背景技术
金属有机化学气相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)设备,特别涉及到制备低温化合物半导体镓砷GaAs、铟磷InP或多元半导体镓砷铟磷GaInAsP等功能结构材料的制备。小型机(如单片或三片)适用于半导体领域实验室设备,中大型机(三片或数十片机)适用于规模化工业生产,如激光通讯、激光传感、激光加工上游芯片外延生产等。因此,功能结构材料的制备是目前化合物半导体外延材料生产和研究的关键设备,是当前生产半导体光电器件和微波器件材料的主要手段,应用领域广泛。
MOCVD生长是一种非平衡生长技术,利用带有金属原子的如烷基类有机源反应物(如MO源)和氢化物(如砷烷、磷烷等)通过氮气或氢气载气携带到反应室内,在一定压力、温度条件(低温化合物半导体生产温度约600℃)下,在基底上沉积外延生成化合物半导体薄膜。
根据需制备的镓砷系化合物半导体材料的不同工艺,设计出适合反应室的关键排气尾气高效处理系统十分关键,一直是MOCVD设备维持长周期生产的设计难题。排气尾气高效处理系统由两大结构组成:尾气系统的气体输运结构和功能处理结构。在镓砷系化合物半导体材料生产中,尾气系统的气体输运结构要解决的是尾气输运长生产周期通畅。而尾气系统的功能处理结构要解决的是尾气处理功能长生产周期不饱和。该用于半导体外延设备的高效尾气处理系统的功能处理结构,既具有制备镓砷系化合物半导体材料的长生产周期设计,也具有制备所有化合物半导体材料的通用普遍适用结构设计。
目前国内主流的镓砷系低温化合物半导体外延设备MOCVD系统是以进口MOCVD设备为主。一是利用早期高温镓氮MOCVD机台,即电阻加热的MOCVD机台或者高频感应加热的MOCVD机台做适当有机源气路改动后生长镓砷系低温化合物半导体,其带来的问题是尾气抽气系统因原始设计的种种弊端,尾气部分原设计尾气系统在生长镓砷系低温化合物半导体材料时,外延3~5炉或砷量8千~1万克时,尾气系统的气体输运结构呈多点尾气中固态物析出,出现结块堵塞排气通道的情况。尾气系统的功能处理结构的过滤罐和磷阱过早饱和,导致生长室部件内压力不稳,导致得拆洗剧毒含砷及砷化物的管道、阀门、过滤罐、磷阱等组件,设备维护保养频繁(3~5天),这对于数十上百台MOCVD的半导体材料制备企业是很繁重的事情,生产成本更是高企,人力物力耗费巨大。这对于生产设备是致命的缺陷。进口或少量国产针对镓砷系低温化合物半导体材料的专用MOCVD外延设备也存在着维保周期短、外延产能不足的问题。这也成了国内半导体材料制备行业MOCVD生产设备的普遍难题和瓶颈。
发明内容
为了解决现有技术中上述问题,本发明提供了一种用于半导体外延设备的高效尾气处理系统,该尾气处理系统保证尾气在管路运输过程中气流平顺,多点消除了输送管道中的涡流,并且通过优化滤罐和磷阱的结构,以解决尾气处理功能长生产周期不饱和和设备维护困难等技术问题。
本发明的第一个方面提供了一种用于半导体外延设备的高效尾气处理系统,外延设备包括生长室部件、尾气抽气系统与其他部件,外延设备用于在生长室部件外延生长镓砷系化合物半导体材料,尾气处理系统包括:管路组件,包括第一管路、第二管路、第三管路与第四管路;尾气处理功能组件,包括过滤罐、真空泵与双磷阱;真空泵,生长室部件、第一管路、过滤罐、第二管路、真空泵、双磷阱与第四管路依次相连;其中,生长室部件输出的尾气经管路组件输送至尾气处理功能组件,尾气处理功能组件对尾气进行冷凝析出和过滤,以及对磷化物进行处理。
进一步地,第一管路包括:至少一段第一排气管道以及依次连接的第一电动球阀、第一波纹管和第一手动球阀,第一电动球阀连接生长室部件,第一手动球阀连接过滤罐;其中,第一电动球阀、第一波纹管和第一手动球阀中的任意相邻两个之间均通过至少一段第一排气管道相连。
进一步地,至少一段第一排气管道中的每一段外表面均包覆有第一电阻加热包组,用于维持管道内尾气的温度;第一电动球阀、第一手动球阀与第一波纹管外表面均包覆有第一电阻加热包组。
进一步地,排气管道的内径分别与第一电动球阀、第一波纹管、第一手动球阀的通径相同。
进一步地,第一排气管道与过滤罐之间采用无缝的联接环连接。
进一步地,第一电动球阀与生长室部件之间的第一排气管道内部嵌有管道加热元件,用于加热生长室部件出口连接的第一排气管道接口法兰处的尾气。
进一步地,尾气处理系统还包括制冷机,制冷机包括第一制冷机,第一制冷机通过冷管输送制冷介质至过滤罐内。
进一步地,第二管路包括:至少一段第二排气管道、第一手动角阀、第一电磁阀以及依次连接的第二手动球阀、第二波纹管、第三手动球阀、第二电动球阀、第一电动蝶阀、第三波纹管,第一手动角阀的一端共同连接于第二波纹管与第三手动球阀之间,第一电磁阀的一端共同连接于第三波纹管与真空泵之间;其中,第二手动球阀、第二波纹管、第三手动球阀、第二电动球阀、第一电动蝶阀与第三波纹管中的任意相邻两个之间均通过至少一段第二排气管道连接。
进一步地,真空泵设于第二管路与双磷阱之间。
进一步地,双磷阱包括2个并联的单磷阱,每一磷阱包括捕集盘管与磷阱罐体,捕集盘管设置于磷阱罐体内;以及,制冷机还包括第二制冷机,第二制冷机通过冷管输送制冷介质至双磷阱内。
进一步地,过滤罐包括锥形端盖,过滤罐在靠近第一手动球阀的一侧设置第一电阻加热包组;分别设置在第一排气管道与锥形端盖外表面的第一电阻加热包组均设置有相同的加热温度,加热温度为150℃-155℃。
进一步地,过滤罐与双磷阱的尾气处理量互相匹配,并且过滤罐与双磷阱同时达到饱和状态。
进一步地,第四管路包括:至少一段第四排气管道以及依次连接的第三电动球阀、第五波纹管和第四电动球阀;其中,第三电动球阀、第五波纹管和第四电动球阀中的任意相邻两个之间均通过至少一段第四排气管道相连。
本发明提供的用于半导体外延设备的高效尾气处理系统,根据镓砷系化合物半导体材料制备中的含砷、砷化物以及多元化合物尾气颗粒冷凝捕集和过滤特点,有效保证尾气在管路运输过程中气流平顺,多点消除了输送管道中的涡流,并且整合外部高效率加热设计、温度控制,使尾气管道加热包缩短了尾气流与输送管道之间的热交换时间,显著减少了尾气流中升华的气态固化物的冷凝析出。对尾气过滤罐和双磷阱进行合理设计,实现了原MOCVD机台内部空间利用最大化。本发明特殊设计的尾气过滤罐的尾气冷凝过滤能力是原设计处理能力的6倍及以上,双磷阱对磷及磷化物的处理能力也与尾气过滤罐处理量匹配提高。并且,尾气冷凝过滤实践证明:该气体处理结构在砷量5万克时才接近饱和,维护保养周期在一个半月及以上,使得生产成本大幅降低,也节省了人力物力,显著地提升了MOCVD设备生长室部件的腔压稳定性,提高了镓砷系化合物半导体材料制备的参数指标和良品率。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优势,现在将参考结合附图的以下描述,其中:
图1示意性示出了根据本发明实施例的用于半导体外延设备的高效尾气处理系统的结构图;
图2示意性示出了根据本发明实施例的尾气过滤罐的截面图;
图3示意性示出了根据本发明实施例的尾气过滤罐的立体图;
图4示意性示出了根据本发明实施例的尾气过滤罐的剖视图;
图5示意性示出了根据本发明实施例的双磷阱的截面图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部。基于所描述的本发明实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例都属于本发明保护的范围。在以下描述中,一些具体实施例仅用于描述目的,而不应该理解为对本发明有任何限制,而只是本发明实施例的示例。在可能导致对本发明的理解造成混淆时,将省略常规结构或构造。应注意,图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例,而仅示意本发明实施例的内容。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例,而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了特征、步骤、操作和/或部件的存在,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
除非另外定义,本发明实施例使用的技术术语或科学术语应当是本领域技术人员所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似词语并不表示任何顺序、数量或重要性,而只是用于区分不同的组成部分。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义,除非另外定义。应注意,这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义,而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
图1示意性示出了根据本发明一实施例的用于半导体外延设备的高效尾气处理系统的结构示意图。
如图1所示,本发明实施例提供的用于半导体外延设备的高效尾气处理系统应用于二元化合物半导体镓砷系GaAs系、磷化铟系InP系或多元半导体铝镓砷GaInAsP等化合物半导体外延设备的尾气处理,具体用于对外延设备生长室部件1输出的尾气进行处理。该用于半导体外延设备的高效尾气处理系统100包括:管路组件,包括第一管路2、第二管路4、第三管路11与第四管路7;尾气处理功能组件,包括过滤罐3、真空泵5与双磷阱6;真空泵5,生长室部件1、第一管路2、过滤罐3、第二管路4、真空泵5、双磷阱6与第四管路7依次相连;其中,生长室部件1输出的尾气经管路组件输送至尾气处理功能组件,尾气处理功能组件对尾气进行冷凝析出和过滤,以及对磷化物进行处理。
在本发明实施例中,GaAs系、InP系或多元半导体GaInAsP化合物半导体材料在外延设备生长室部件1产生的尾气经过第一管路2输入至过滤罐3进行过滤处理,过滤后的尾气经过第二管路4依次输入至真空泵5和双磷阱6处理,最后经第四管路7输出。其中,第一制冷机8用于向过滤罐3内输入低温介质。第二制冷机9用于向双磷阱6内输入低温介质。
本发明实施例中的第一管路2、第二管路4、第三管路11和第四管路7可以为多段排气管道、至少一个电动球阀、至少一个手动球阀、至少一个波纹管等部件的组合,具体如下说明。
请继续参照图1所示,第一管路2包括:至少一段第一排气管道21以及依次连接的第一电动球阀22、第一波纹管24和第一手动球阀23,第一电动球阀22连接生长室部件1,第一手动球阀23连接过滤罐3;其中,第一电动球阀22、第一波纹管24和第一手动球阀23中的任意相邻两个之间均通过至少一段第一排气管道21相连。
其中,至少一段第一排气管道21中的每一段外表面均包覆有第一电阻加热包组25,用于维持管道内尾气的温度;第一电动球阀22、第一手动球阀23与第一波纹管24外表面均包覆有第一电阻加热包组25。
具体而言,生长室部件1的排气出口处有多个第一排气管道21,无论排气出口数量是多少个,生长室部件1腔体排气出口均不会留有水冷夹层,第一排气管道21与生长室部件1的腔体出口连接处内径为顺滑过渡,出口与管路连接如需变径,均需较长尺寸渐变顺滑过渡,以保证尾气流在管道内是平流,防止湍流产生,减少气流在管道内停留时间。
需要说明的是,第一电动球阀22与生长室部件1之间的第一排气管道21内部嵌有管道加热元件26,用于加热生长室部件1出口连接的第一排气管道21接口法兰处的尾气。
具体而言,生长室部件1的腔体出口管道利用三通汇总于第一排气管道21,人字形的三通内部过渡圆滑,无气流死区。在与生长室部件1腔体相连的第一排气管道21设有内嵌管道加热元件26即电阻加热器,管道外辅以电阻加热的加热特氟龙面料软质加热包,以和内嵌电阻加热器件共同加热腔体出口管道,以维持出口管道内排出的尾气流自身温度,防止固体物因温度下降而析出堵塞管路。
在本发明的实施例中,排气管道21的内径分别与第一电动球阀22、第一波纹管24、第一手动球阀23的通径相同。
需要说明的是,本尾气处理系统中第一管路2、第二管路4第三管路11和第四管路7可以为多段排气管道、至少一个电动球阀、至少一个手动球阀、至少一个波纹管、至少一个手动角阀、至少一个电动蝶阀、至少一个电磁阀等部件的组合。其中多段排气管道与波纹管、各种阀门等之间采用KF快卸法兰连接,连接件中心支架采用非标准设计,以保证连接部位内壁无缝等径。多段排气管道的内径DN1与各种阀门、波纹管的通径DN2相同。
请继续参照图1,在本发明实施例中,第一排气管道21与过滤罐3之间采用无缝的联接环连接。过滤罐3包括锥形端盖33,过滤罐3在靠近第一手动球阀23的一侧设置第一电阻加热包组25;分别设置在第一排气管道21与锥形端盖33外表面的第一电阻加热包组25均设置有相同的加热温度,加热温度为150℃-155℃。尾气处理系统还包括制冷机,制冷机包括第一制冷机8,第一制冷机8通过冷管输送制冷介质至过滤罐3内。
具体请参照图2~图4,图2~图4分别示意性示出了根据本发明一实施例的尾气过滤罐的截面、立体和剖视示意图。可以理解,图3所示的尾气过滤罐3的立体图和图4所示的尾气过滤罐3的剖视图仅便于本领域技术人员对本发明实施例的尾气过滤罐结构的理解,其并不构成本发明实施例的限定。在实际应用过程中,尾气过滤罐3的各部件可根据实际需求进行灵活设置。
如图2所示,该尾气过滤罐3包括:第一罐体31和第二罐体32,第一罐体31与第二罐体32固定连接。
在本发明实施例中,第一罐体31包括尾气入口311、锥形端盖33、制冷介质第一进出口313、双层冷却盘管314、中心管315、第一外筒体316、碟状挡板317和第一电阻加热包组25。其中,尾气入口311和制冷介质第一进出口313分别设置在锥形端盖33上,尾气入口311通过第一管道组件2与外延设备生长室部件1的输出端连接。制冷介质第一进出口313用于输入第一制冷机8输出的低温介质。双层冷却盘管314设置在第一外筒体316内。中心管315设置在双层冷却盘管314内。碟状挡板317设置在双层冷却盘管314靠近尾气入口311的一侧。第一电阻加热包组25设置在锥形端盖33的外表面。
例如,尾气入口311可以为与锥形端盖33融为一体的接口法兰。
例如,双层冷却盘管314为锥形双层冷却盘管。
在本发明实施例中,双层冷却盘管314为螺旋盘绕设计,其冷却盘管直径由第一罐体31往第二罐体32的方向依次变大,以使双层冷却盘管314的接触气流的面积最大,提高捕集效果。
例如,第一电阻加热包组25可以为特氟龙面料软质电阻加热包,其加热温度为150℃~155℃。
根据本发明的实施例,第一罐体31还包括绝缘结构,设置在制冷介质第一进出口313和锥形端盖33之间,用于阻挡制冷介质第一进出口313与锥形端盖33之间的热交换。
例如,该绝缘结构可以为高分子材料绝缘结构,以使有效阻挡制冷介质第一进出口313与锥形端盖33之间的热交换。
在本发明实施例中,第二罐体32包括过滤滤芯321、第一尾气输出管322、第二外筒体323、第二电阻加热包组324和隔板325。过滤滤芯321设置在第二外筒体323内。第一尾气输出管道322设置在第二外筒体323上。第二电阻加热包组324设置在第一尾气输出管道322的外表面。隔板325设置在过滤滤芯321两侧,用于对第二罐体32内的尾气进行阻挡,以使尾气进入过滤滤芯321内进行高效过滤处理。
例如,过滤滤芯321可以为星形多褶皱滤芯结构,以达到最大的过滤面积。过滤滤芯321用于过滤尾气中的微小颗粒物,以保证真空泵7如抽气罗茨干泵的使用寿命。
例如,过滤滤芯321和第二外筒体323组成的过滤结构,能够过滤尾气中最小10μm的固体悬浮颗粒。通过将有限的第二外筒体323空间利用最大化设计保证了过滤滤芯321有足够大过滤面积,以延长捕集盘管及滤芯的饱和时间,保证镓砷系化合物半导体外延设备的尾气维护保养周期。
根据本发明的实施例,外延设备生长室部件1输出的尾气经过第一管路组件2输入至尾气过滤罐3。具体由尾气入口311进入,由于碟状挡板317的阻挡,尾气流沿锥形端盖33内壁流向第一外筒体316与双层冷却盘管314之间,并反转进入双层冷却盘管314夹层,之后反转进入中心管315,尾气进入第二外筒体323和过滤滤芯321之间,由于隔板325阻挡,尾气经过过滤滤芯321进入滤芯内部,经由第一尾气输出管322排出。
如图3所示,尾气流在尾气过滤罐3中的流经方向如图中箭头所示。尾气流中的砷、砷化物以及多元化合物,经双层冷却盘管314冷却捕集,过滤滤芯321过滤,呈块状结在双层冷却盘管314上,并呈粉末状滞留在过滤滤芯321上。
请继续参照图1所示,第二管路4包括:至少一段第二排气管道41、第一手动角阀44、第一电磁阀49以及依次连接的第二手动球阀42、第二波纹管43、第三手动球阀45、第二电动球阀46、第一电动蝶阀47、第三波纹管48;其中,第二手动球阀42、第二波纹管43、第三手动球阀45、第二电动球阀46、第一电动蝶阀47与第三波纹管48中的任意相邻两个之间均通过至少一段第二排气管道41连接;其中,第一手动角阀44的一端共同连接于第二波纹管43与第三手动球阀45之间,第一电磁阀49的一端共同连接于第三波纹管48与真空泵5之间。
请继续参照图1所示,真空泵5设于第二管路4与双磷阱6之间。
请继续参照图1所示,双磷阱6包括2个并联的单磷阱,每一磷阱包括捕集盘管606与磷阱罐体607,捕集盘管606设置于磷阱罐体607内;以及,制冷机还包括第二制冷机9,第二制冷机9通过冷管输送制冷介质至双磷阱6内。
具体而言,请参照图5所示,图5示意性示出了根据本发明一实施例的双磷阱的截面图。
如图5所示,双磷阱6包括第一尾气输入管道601、制冷介质第二进出口602、制冷介质第三进出口603、第一磷阱604、第二磷阱605、每一磷阱包括捕集盘管606和磷阱罐体607、第二尾气输出管道608、第三电阻加热包组609和第四电阻加热包组610。其中,第一尾气输入管道601与第一尾气输出管道322通过尾气传输管道连接。第一磷阱604和第二磷阱605设置在磷阱罐体607内且彼此并联设置。制冷介质第二进出口602与第一磷阱604连接,制冷介质第三进出口603与第二磷阱605连接。第二尾气输出管道606设置在磷阱罐体607上。第三电阻加热包组609设置在第一尾气输入管道601的外表面。第四电阻加热包组610设置在第二尾气输出管道608的外表面。
在本发明实施例中,第一磷阱604和第二磷阱605的第一尾气输入管道601合二为一,使得尾气同时进入第一磷阱604和第二磷阱605处理。以及,第一磷阱604和第二磷阱605的第二尾气输出管道608合二为一,使得第一磷阱604和第二磷阱605输出的尾气同时经过第二尾气输出管道608排出。
例如,第一磷阱604和第二磷阱605内分别设置大热交换面积的捕集盘管606。在本发明实施例中,尾气流通过捕集盘管606时,热气流通过捕集盘管606冷却,以析出气体中的磷及磷化物。
例如,第一磷阱604和第二磷阱605并联设置,以提高尾气系统对尾气中磷及磷化物的捕集能力。
例如,第三电阻加热包组609和第四电阻加热包组610均为特氟龙面料软质电阻加热包,其加热温度可以为150~155℃。
例如,第二制冷机9分别与制冷介质第二进出口602和制冷介质第三进出口603连接,用于向磷阱罐体607内输入低温介质。
根据本发明的实施例,尾气经过第一尾气输入管道601同时进入第一磷阱604和第二磷阱605,流经捕集盘管606,最后由第二尾气输出管道608排出。
如图5所示,尾气流在双磷阱6中的流经方向如图中箭头所示。尾气流中的磷、磷化物呈浓稠的液体状由捕集盘管606捕集,并附着在捕集盘管606上。
请继续参照图1所示,过滤罐3与双磷阱6的尾气处理量互相匹配,并且过滤罐3与双磷阱6同时达到饱和状态。
具体而言,尾气过滤罐3和双磷阱6对尾气的处理量互相匹配,以保证尾气过滤罐3与双磷阱6能够同时达到功能饱和。
请继续参照图1所示,第四管路7包括:至少一段第四排气管道72以及依次连接的第三电动球阀71、第三波纹管73和第四电动球阀74;其中,第三电动球阀71、第三波纹管73和第四电动球阀74中的任意相邻两个之间均通过至少一段第四排气管道72相连。
根据本发明的实施例,在生产型MOCVD设备外延的化合物生长的稳定性、生产及维护周期,几乎全部取决于MOCVD尾气处理系统的结构设计,本发明提供的实施例通过对尾气过滤罐和双磷阱的结构设计,实现了长维护周期的尾气处理系统喉阀开度控制稳定,生长室部件腔压稳定,保证量化合物半导体的稳定生长。
尽管已经在附图和前面的描述中详细地图示和描述了本发明,但是这样的图示和描述应认为是说明性的或示例性的而非限制性的。
本领域技术人员可以理解,本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种范围组合和/或结合,即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。特别地,在不脱离本发明精神和教导的情况下,本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本发明的范围。
尽管已经参照本发明的特定示例性实施例示出并描述了本发明,但是本领域技术人员应该理解,在不背离所附权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下,可以对本发明进行形式和细节上的多种改变。因此,本发明的范围不应该限于上述实施例,而是应该不仅由所附权利要求来进行确定,还由所附权利要求的等同物来进行限定。
Claims (13)
1.一种用于半导体外延设备的高效尾气处理系统,所述外延设备包括生长室部件(1)、尾气抽气系统与其他部件,所述外延设备用于在生长室部件(1)外延生长镓砷系化合物半导体材料,其特征在于,所述尾气处理系统包括:
管路组件,包括第一管路(2)、第二管路(4)、第三管路(11)与第四管路(7);
尾气处理功能组件,包括过滤罐(3)、真空泵(5)与双磷阱(6);
真空泵(5),所述生长室部件(1)、第一管路(2)、过滤罐(3)、第二管路(4)、真空泵(5)、双磷阱(6)与第四管路(7)依次相连;
其中,所述生长室部件(1)输出的尾气经所述管路组件输送至所述尾气处理功能组件,所述尾气处理功能组件对所述尾气进行冷凝析出和过滤,以及对磷化物进行处理。
2.根据权利要求1所述的尾气处理系统,其特征在于,所述第一管路(2)包括:
至少一段第一排气管道(21)以及依次连接的第一电动球阀(22)、第一波纹管(24)和第一手动球阀(23),所述第一电动球阀(22)连接所述生长室部件(1),所述第一手动球阀(23)连接所述过滤罐(3);
其中,所述第一电动球阀(22)、第一波纹管(24)和第一手动球阀(23)中的任意相邻两个之间均通过所述至少一段第一排气管道(21)相连。
3.根据权利要求2所述的尾气处理系统,其特征在于,所述至少一段第一排气管道(21)中的每一段外表面均包覆有第一电阻加热包组(25),用于维持管道内尾气的温度;
所述第一电动球阀(22)、第一手动球阀(23)与第一波纹管(24)外表面均包覆有所述第一电阻加热包组(25)。
4.根据权利要求2所述的尾气处理系统,其特征在于,所述排气管道(21)的内径分别与所述第一电动球阀(22)、第一波纹管(24)、第一手动球阀(23)的通径相同。
5.根据权利要求2所述的尾气处理系统,其特征在于,所述第一排气管道(21)与所述过滤罐(3)之间采用无缝的联接环连接。
6.根据权利要求3所述的尾气处理系统,其特征在于,所述第一电动球阀(22)与所述生长室部件(1)之间的第一排气管道(21)内部嵌有管道加热元件(26),用于加热所述生长室部件(1)出口连接的所述第一排气管道(21)接口法兰处的尾气。
7.根据权利要求1或4所述的尾气处理系统,其特征在于,所述尾气处理系统还包括制冷机,所述制冷机包括第一制冷机(8),所述第一制冷机(8)通过冷管输送制冷介质至所述过滤罐(3)内。
8.根据权利要求1所述的尾气处理系统,其特征在于,所述第二管路(4)包括:至少一段第二排气管道(41)、第一手动角阀(44)、第一电磁阀(49)以及依次连接的第二手动球阀(42)、第二波纹管(43)、第三手动球阀(45)、第二电动球阀(46)、第一电动蝶阀(47)、第三波纹管(48),所述第一手动角阀(44)的一端共同连接于所述第二波纹管(43)与第三手动球阀(45)之间,所述第一电磁阀(49)的一端共同连接于所述第三波纹管(48)与真空泵(5)之间;
其中,所述第二手动球阀(42)、第二波纹管(43)、第三手动球阀(45)、第二电动球阀(46)、第一电动蝶阀(47)与第三波纹管(48)中的任意相邻两个之间均通过所述至少一段第二排气管道(41)连接。
9.根据权利要求8所述的尾气处理系统,其特征在于,所述真空泵(5)设于所述第二管路(4)与双磷阱(6)之间。
10.根据权利要求7所述的尾气处理系统,其特征在于,所述双磷阱(6)包括2个并联的单磷阱,每一所述磷阱包括捕集盘管(606)与磷阱罐体(607),所述捕集盘管(606)设置于所述磷阱罐体(607)内;以及,
所述制冷机还包括第二制冷机(9),所述第二制冷机(9)通过冷管输送所述制冷介质至所述双磷阱(6)内。
11.根据权利要求3所述的尾气处理系统,其特征在于,所述过滤罐(3)包括锥形端盖(33),所述过滤罐(3)在靠近所述第一手动球阀(23)的一侧设置所述第一电阻加热包组(25);
分别设置在所述第一排气管道(21)与所述锥形端盖(33)外表面的第一电阻加热包组(25)均设置有相同的加热温度,所述加热温度为150℃-155℃。
12.根据权利要求4或10所述的尾气处理系统,其特征在于,所述过滤罐(3)与所述双磷阱(6)的尾气处理量互相匹配,并且所述过滤罐(3)与所述双磷阱(6)同时达到饱和状态。
13.根据权利要求1所述的尾气处理系统,其特征在于,所述第四管路(7)包括:
至少一段第四排气管道(72)以及依次连接的第三电动球阀(71)、第五波纹管(73)和第四电动球阀(74);
其中,所述第三电动球阀(71)、第五波纹管(73)和第四电动球阀(74)中的任意相邻两个之间均通过所述至少一段第四排气管道(72)相连。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311864384.7A CN117802475A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 一种用于半导体外延设备的高效尾气处理系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311864384.7A CN117802475A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 一种用于半导体外延设备的高效尾气处理系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117802475A true CN117802475A (zh) | 2024-04-02 |
Family
ID=90433380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311864384.7A Pending CN117802475A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 一种用于半导体外延设备的高效尾气处理系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117802475A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN119041019A (zh) * | 2024-11-04 | 2024-11-29 | 季华实验室 | 一种外延生长系统 |
-
2023
- 2023-12-29 CN CN202311864384.7A patent/CN117802475A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN119041019A (zh) * | 2024-11-04 | 2024-11-29 | 季华实验室 | 一种外延生长系统 |
CN119041019B (zh) * | 2024-11-04 | 2025-01-14 | 季华实验室 | 一种外延生长系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN117802475A (zh) | 一种用于半导体外延设备的高效尾气处理系统 | |
CN102465333B (zh) | 一种立式氢化物气相外延生长系统 | |
CN101921999A (zh) | 多反应腔金属有机物化学气相沉积设备 | |
CN108342716A (zh) | 等离子体增强化学气相沉积制备二维材料的系统及方法 | |
CN111283189B (zh) | 一种带双内抽下管道的真空脱脂烧结炉 | |
CN103014667B (zh) | 化学气相沉积装置 | |
CN103305817B (zh) | 一种管式炉外延系统 | |
CN207694291U (zh) | 冷阱装置、尾气处理系统及半导体生产设备 | |
Sivakumar et al. | Aerotaxy: gas-phase epitaxy of quasi 1D nanostructures | |
CN117771842A (zh) | 用于半导体外延设备尾气系统的气体处理结构及其应用 | |
US6117213A (en) | Particle trap apparatus and methods | |
CN117802578A (zh) | 用于半导体外延设备尾气系统的气体运输结构及其应用 | |
CN1333438C (zh) | 一种获取均匀宽带隙半导体薄膜的同轴进气方法 | |
CN213492086U (zh) | 一种单晶生长真空系统的冷阱结构 | |
CN112414189B (zh) | 一种适用于浇筑式毛细芯的平板式蒸发器 | |
CN205956645U (zh) | 一种mocvd尾气处理系统用的管道防结垢结构 | |
CN205821448U (zh) | 一种用于mocvd反应室的清洁系统 | |
CN204779928U (zh) | 一种新型蓝宝石真空系统 | |
CN209726843U (zh) | 太阳能电池片生产用扩散尾排集酸系统 | |
CN221028780U (zh) | 一种冷屏活化装置 | |
TWI820579B (zh) | 氣相法製備微細粉粒子的耐高溫液體回流與出氣結構 | |
CN206562453U (zh) | 一种用于mocvd的金属有机源掺杂装置 | |
CN218596483U (zh) | 一种真空镀膜机腔体冷却装置 | |
CN216170848U (zh) | 一种外延炉的过滤装置及其应用的外延设备 | |
CN209461481U (zh) | 低压扩散中空尾排装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |