专利名称：多反应室mocvd反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种化合物半导体光电器件的金属有机化学气相沉积(MOCVD) 反应器的装置，特别涉及一种能够适用于大批量LED外延生长的、多反应室的MOCVD反应
器ο
背景技术：
金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统是LED外延生长的最关键设备，反应器是 MOCVD系统的核心。MOCVD外延生长过程中，将源气体引入反应室，经高温化学反应，在外延衬底表面外延生长一层均勻、致密的晶态薄膜。MOCVD系统在半导体照明、光电子、太阳能电池等领域已广泛应用。国际上MOCVD技术已经相当成熟，主流设备的反应室目前已达到42X2〃、 45X2〃 ,49X2"(一次可装载49片2英寸衬底外延生长)。量产LED外延企业要求MOCVD 反应器单批产能至少大于30片。现有的量产型MOCVD反应器主要有Aixtron公司的平面反应器(Planetary Reactor)、紧密耦合垂直喷淋反应器(Close Coupled Showerhead Reactor)、Veeco 公司的 Turbo Disc反应器和Sanso公司双/多束气流(TF)反应器。以上MOCVD反应器均为传统单腔室结构反应器，只有一个反应室供材料生长。随着技术的成熟，效率和成本越来越受到LED业界的关注。因此，进一步提高成品率和生产效率，提高反应器的量产能力越来越受LED业界的关注。传统的单反应室MOCVD反应器因技术所限，如一味增大反应室面积，将会导致石墨托盘内外圈不同位置的外延片存在明显的质量差异，控制不好反而会降低外延成品率。 另外，随着反应室尺寸增大，配套的石墨托盘、加热器等辅件加工难度急增，制造成本直线上升。可见，从技术和成本方面综合考虑。单腔式MOCVD反应器尺寸已接近极限，通过增大反应器尺寸提高产能已不现实。基于“反应器集成创新”的思想，本实用新型设计了多反应室MOCVD反应器。通过正六边形反应器布局设计，采用机械手自动传送，集成了四个单腔反应室，不仅使得反应器的产能成倍增加，而且还减少了操作人员，降低了单位产能的设备投资和设备维护成本。
实用新型内容为了克服现有的MOCVD反应器均采用单腔反应室结构，导致的单批产量有限、进出取片耗时长、人工成本高，已不能满足LED产业高产率、低成本的要求的不足，本实用新型旨在提供一种多反应室MOCVD反应器，该反应器可显著提高单批产量、缩短进出取片时间，从而降低人工成本，可满足LED外延厂商对提高产量、降低成本的需要。为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是所述多反应室MOCVD反应器包括反应室和设在该反应室一侧预备室，以及设在该反应室另一侧的取片室，其结构特点是，所述反应室为多个，每个反应室内均放置一个作为单腔反应室独立生长的石墨托盘。[0010]进一步地，所述多个反应室和预备室、取片室呈环状布置，在环状的中心装有一个在预备室、反应室和取片室之间传送石墨托盘的机械传送装置。所述机械传送装置优选为单臂多轴机械手。单臂多轴机械手采用美国Brooks公司RAZOR ATR522型机械手。进一步地，所述反应室优选为四个，其中两个反应室位于MOCVD反应器的左部，另两个反应室位于MOCVD反应器的右部，所述预备室位于MOCVD反应器的上部，所述取片室位于MOCVD反应器的下部。所述石墨托盘的直径大于350mm，每个石墨托盘内容纳2英寸衬底至少21片。藉由上述优选结构，整个多反应室MOCVD反应器布局呈正六边形结构，分隔成七个部分，即四个反应室，一个承担取片任务的取片室，一个承担载片任务的预备室，以及位于中心位置的安装机械传送装置的区域，承担传送石墨盘的任务。分布在机械传送装置四周的预备室、反应室和取片室通过插板阀隔离，每个反应室可作为单腔反应器单独工作。机械传送装置位于正六边形反应器中央，四个反应室对称布局在反应器左右两边。前、后两个反应室分别为预备室和取片室。装片的石墨托盘经机械传送装置在预备室、反应室和取片室之间传送，实现MOCVD反应器的多个反应室，同时在线批量外延。待外延的衬底置于石墨托盘上，通过单臂机械手从预备室取出，传送至反应室外延。外延生长完成后，将石墨托盘从反应室取出，传送至取片室，通过取片室外部的手套完成取片操作。因此，本实用新型的多反应室MOCVD反应器可视为四个单腔反应器的集成，反应器的产能成倍增加。与现有反应器相比，本实用新型的有益效果是本实用新型单批的量产能力成倍增加、进出取片时间短，成本降低20%以上，可满足LED外延厂商对提高产量、降低成本的需要。以下是现有反应器和本实用新型单批产量比较现有不同类型反应器的单批产量AIX^00G4HT 反应器42 片 / 批 X2〃 X 1 = 42 片 / 批Turbo Disc K465i 反应器54 片 / 批 X2〃 X 1 = 54 片 / 批CCS Crius I 型反应器30 片 / 批 X2" X 1 = 30 片 / 批SANSO UR25K 型反应器42 片 / 批 X 2 〃 X 1 = 42 片 / 批本实用新型MCMR-21反应器21片/批X2"父4 = 84片/批仅以单腔21片的MCMR-21反应器为例，本实用新型MCMR-21反应器已是传统CCS Crius I型反应器产量的2. 8倍，若进一步增大本实用新型反应器单元反应室的面积，单批产量还能进一步增加。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述。
图1是本实用新型一种实施例的布局图；图2是MCMR-21反应器的布局图；图3是本实用新型所述石墨托盘的结构示意图。在图中[0030]1-预备室； 2-取片室； 3-机械传送装置；4-反应室； 5-石墨托盘；6-外延衬底。
具体实施方式
本实用新型以21片机型多反应室MOCVD反应器(Multi-Chamber MOCVD Reactor)为例介绍MCMR反应器。MCMR反应器优选呈正六边形布局，正前方为预备室1，预备室底边边长为860mm， 可容纳直径为360mm的石墨托盘5，该石墨托盘5上呈“星型、双环”布置由外延衬底6，石墨托盘5的内环布置2英寸外延衬底6七片，外环布置2英寸外延衬底6十四片。四个反应室4在反应器两边呈对称布局。每个反应室4可供一个直径为360mm石墨托盘5单独外延，一批次可完成84片2英寸外延衬底6的外延生长。所述外延衬底6置于石墨托盘5上，从预备室1进入。单臂多轴机械手将石墨托盘5传送至反应室4。关闭插板阀，抽真空，加热，进行外延生长。完毕后，打开插板阀，单臂多轴机械手将石墨托盘5取出，传送至取片室2取片。外延衬底6外延生长所需的真空、气路设置单独支路，单独控制。各反应室4状态参数通过中央处理器统一控制。上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型， 而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本中请所附权利要求所限定的范围。
权利要求1.一种多反应室MOCVD反应器，包括反应室(4)和设在该反应室(4) 一侧预备室(1)， 以及设在该反应室(4)另一侧的取片室O)，其特征是，所述反应室(4)为多个，每个反应室(4)内均放置一个作为单腔反应室独立生长的石墨托盘(5)。
2.根据权利要求1所述的多反应室MOCVD反应器，其特征是，所述多个反应室(4)和预备室(1)、取片室( 呈环状布置，在环状的中心装有一个在预备室(1)、反应室(4)和取片室( 之间传送石墨托盘(5)的机械传送装置。
3.根据权利要求2所述的多反应室MOCVD反应器，其特征是，所述机械传送装置为单臂多轴机械手。
4.根据权利要求1 3之一所述的多反应室MOCVD反应器，其特征是，所述反应室(4) 为四个，其中两个反应室(4)位于MOCVD反应器的左部，另两个反应室(4)位于MOCVD反应器的右部，所述预备室(1)位于MOCVD反应器的上部，所述取片室(2)位于MOCVD反应器的下部。
5.根据权利要求1 3之一所述的多反应室MOCVD反应器，其特征是，所述反应室0)、 预备室(1)和取片室(2)之间通过插板阀隔离。
6.根据权利要求1 3之一所述的多反应室MOCVD反应器，其特征是，所述石墨托盘(5)的直径大于350mm，每个石墨托盘(5)内容纳2英寸衬底至少21片。
专利摘要本实用新型公开了一种多反应室MOCVD反应器，属于化合物半导体光电器件的金属有机化学气相沉积(MOCVD)反应器的装置领域，为了解决现有的MOCVD反应器均采用单腔反应室结构，导致的单批产量有限、进出取片耗时长、人工成本高的问题，该反应器包括反应室和设在该反应室一侧预备室，以及设在该反应室另一侧的取片室，所述反应室为多个，每个反应室内均放置一个作为单腔反应室独立生长的石墨托盘。本实用新型可使得MOCVD反应器的量产能力成倍增加，成本降低20％以上，能够适用于大批量LED外延生长的需要。
文档编号C23C16/44GK202131367SQ201120169848
公开日2012年2月1日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者刘红江, 王慧勇, 颜秀文, 魏唯 申请人:湖南红太阳光电科技有限公司