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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。


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