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化学气相沉积设备的组成因为化学气相沉积设备生长使用的源是易燃、易爆、剧毒物质,需要生长多组分、大面积、薄层、超薄层的异质材料。因此,在化学气相沉积设备系统的设计思想中,通常需要考虑系统的严密性、流量和温度的精确控制、部件的快速更换、系统的紧凑性等。不同制造商和研究人员生产或组装的涂层制备设备不同。一般由气源供应系统、输气及流量控制系统、反应室及温度控制系统、尾气处理及安全保护报警系统、自动运行及电控系统组成。 4.1.货源供应系统 包括供应第三族有机金属化合物、第五族氢化物和掺杂源。金属有机化合物装在特殊的不锈钢鼓泡器中,由引进的高纯度H2输送到反应室。为了保证有机金属化合物的蒸气压恒定,源瓶置于电子恒温器中,控温精度可达0.2以下。氢化物通常用高纯度H2稀释到5%-10%的浓度,然后放入钢瓶,使用时用高纯度H2稀释到要求的浓度,然后输送到反应室。掺杂源有两种,一种是有机金属化合物,另一种是氢化物,其传输方式分别与有机金属化合物源和氢化物源相同。 4.2.气体输送系统 燃气管道都是不锈钢管道。为了防止储存效应,在管中进行电解抛光。管道的接头采用氢弧焊或VCR与世伟洛克连接,并进行正压检漏和Snoop液或he检漏,确保反应系统无泄漏,这是涂料制备设备组装的关键之一。流量由不同量程、响应时间快、精度高的质量流量计、电磁阀、气动阀实现。真空系统和反应室之间设有过滤器,以防止油渍或其他颗粒被吸回反应室。为了快速改变反应室中的反应气体而不引起反应室中的压力变化,设置了“运行”和“排气”管道。 4.3.反应室和加热系统 反应室由石英管和石墨底座组成。为了生长出成分均匀、层超薄、异质结构的化合物半导体材料,各个厂商和研究人员在反应室结构的设计上下了很大的功夫,设计出了不同结构的反应室。石墨基体由高纯度石墨制成,并涂有碳化硅层。加热多采用高频感应加热,少数采用辐射加热。温度由热电偶和温控器控制,一般温度控制精度可达0.2以下。 4.4.尾气处理系统 反应气体通过反应室后,大部分被热分解,但也有一部分没有完全分解,所以尾气不能直接排放到大气中,必须先进行处理。主要的处理方法是在高温热解炉中再次热分解,然后用硅油或高锰酸钾溶液处理。尾气也可直接引入装有H2SO4 H2O和NaOH溶液的吸滤瓶中处理;有的还将尾气引入固体吸附剂进行吸附处理,并用水冲洗尾气。4.5.安全保护和报警系统 为了安全起见,一般的化学气相沉积设备系统还配备了高纯度的二次旁路系统。当电源由于断电或其他原因无法正常工作时,引入纯N2来保护生长的晶片或系统的清洁度。在停止生长期间,还有一个正常运行的高纯度N2保护系统。 4.6.手动和自动控制系统 一般涂料制备设备有手动操作和微机自动控制操作两种功能。在控制系统面板上,有阀门开关,设置和数字显示每个管道中的气体流量和温度。如有问题,会自动报警,以便操作人员及时了解设备运行情况。此外,涂料制备设备一般位于排风强的工作间。 上一篇化学气相沉积设备CVD是什么?下一篇MOCVD设备简介 |