防止MOCVD反應(yīng)室部件上沉積有反應(yīng)物及其副產(chǎn)物的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種防止MOCVD反應(yīng)室部件上沉積有反應(yīng)物及其副產(chǎn)物的方法，該方法主要是采用石墨烯材料進行表面鍍膜保護處理，在不能沉積石墨烯材料的MOCVD反應(yīng)室部件的相應(yīng)部位表面采用耐高溫的催化反應(yīng)層作為過渡層，將石墨烯材料沉積在該催化反應(yīng)層上，而該催化反應(yīng)層又附著在MOCVD反應(yīng)室部件的相應(yīng)部位表面，沉積上的石墨烯膜層將作為反應(yīng)阻止層，把催化反應(yīng)層和需要保護的MOCVD反應(yīng)室部件的部位與反應(yīng)氣體隔絕，由于石墨烯與反應(yīng)物及其副產(chǎn)物晶格差別大，無法形成成核點，因而在石墨烯表面是無法沉積反應(yīng)物及其副產(chǎn)物，從而達到防止MOCVD反應(yīng)室部件上沉積有反應(yīng)物及其副產(chǎn)物的目的。通過本發(fā)明專利技術(shù)能夠有效降低半導(dǎo)體芯片在生產(chǎn)過程中的能耗和成本，有利于提高MOCVD性能和產(chǎn)能。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體設(shè)備設(shè)計和制造領(lǐng)域，尤其是指一種防止M0CVD反應(yīng)室部件上沉積有反應(yīng)物及其副產(chǎn)物的方法。
技術(shù)介紹
能源是人類社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源。由于世界能源資源產(chǎn)地與能源消費中心相距較遠，特別是隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展、世界人口的劇增和人民生活水平的不斷提高，世界能源需求量持續(xù)增大。由此導(dǎo)致對能源資源的爭奪日趨激烈、環(huán)境污染加重和環(huán)保壓力加大，使得能源問題成為當今國際政治、經(jīng)濟、軍事、外交關(guān)注的焦點。發(fā)展可再生能源已成為全球?qū)崿F(xiàn)低碳能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標，也成為我國可持續(xù)生態(tài)化發(fā)展的重大需求。同時，化石能源對環(huán)境的污染和全球氣候的影響將日趨嚴重。面對以上挑戰(zhàn)，世界能源供應(yīng)和消費將向多元化、清潔化、高效化、全球化和市場化趨勢發(fā)展。鑒于國情，我國應(yīng)特別注意依靠科技進步和政策引導(dǎo)，提高能源利用效率，尋求能源的清潔化利用，積極倡導(dǎo)能源、環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，并積極借鑒國際先進經(jīng)驗，建立和完善我國能源安全體系。目前，國內(nèi)外各種高新技術(shù)取得了迅猛的發(fā)展。以太陽能電池、LED、低損耗開關(guān)等為代表的半導(dǎo)體芯片在電能的獲取、傳輸、使用過程中發(fā)揮了巨大的作用，成為解決能源問題的核心手段。但是半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)過程中，存在很多不必要的損耗，必須通過工藝技術(shù)升級提高原材料利用率、減少維護周期，來降低成本。眾所周知，在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中會在M0CVD反應(yīng)室中產(chǎn)生反應(yīng)物及其副產(chǎn)物沉積，而隨著反應(yīng)物和副產(chǎn)物沉積量的增加，對半導(dǎo)體芯片的性能會產(chǎn)生一定的影響，因此，必須進行周期性的清洗維護。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于消除M0CVD外延中產(chǎn)生的反應(yīng)物和副產(chǎn)物在反應(yīng)室腔壁和托盤等部件上的沉積，提供一種能有效防止M0CVD反應(yīng)室部件上沉積有反應(yīng)物及其副產(chǎn)物的方法，從而降低半導(dǎo)體芯片在生產(chǎn)過程中的能耗和成本，從工藝角度來優(yōu)化半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，提高生產(chǎn)效率、減少維護時間，非常有利于提高M0CVD性能和產(chǎn)能。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)所提供的技術(shù)方案為:防止M0CVD反應(yīng)室部件上沉積有反應(yīng)物及其副產(chǎn)物的方法，該方法主要是采用石墨烯材料進行表面鍍膜保護處理，在不能沉積石墨烯材料的M0CVD反應(yīng)室部件的相應(yīng)部位表面采用耐高溫的催化反應(yīng)層作為過渡層，將石墨烯材料沉積在該催化反應(yīng)層上，而該催化反應(yīng)層又附著在M0CVD反應(yīng)室部件的相應(yīng)部位表面，此時沉積上的石墨烯膜層將作為反應(yīng)阻止層，把催化反應(yīng)層和需要保護的M0CVD反應(yīng)室部件的部位與反應(yīng)氣體隔絕，由于石墨烯與反應(yīng)物及其副產(chǎn)物晶格差別大，無法形成成核點，因而在石墨烯表面是無法沉積反應(yīng)物及其副產(chǎn)物，從而達到防止M0CVD反應(yīng)室部件上沉積有反應(yīng)物及其副產(chǎn)物的目的；其包括以下步驟:1)將要保護的M0CVD反應(yīng)室部件的部位使用電化學(xué)拋光處理方法去除表面雜質(zhì)及沾污顆粒；2)使用磁控濺射或者電子束蒸發(fā)或者電鍍方式在經(jīng)步驟1)處理后的M0CVD反應(yīng)室部件的相應(yīng)部位上沉積一層耐高溫、厚度為300-1000nm的催化反應(yīng)層，同時，在需進行安裝組配的地方使用錫紙或高溫膠帶進行保護，防止沉積上催化反應(yīng)層；其中所述催化反應(yīng)層中的材料為Ni/Cu合金、Pt/Ni合金、Pt/Re合金、Ir/Re/Pt合金、Pt/Au合金、Cu/Pt合金、Ni/Re合金、Cu/Re合金中的一種；3)利用化學(xué)氣相沉積法在催化反應(yīng)層上沉積一層石墨烯膜層作為沉積阻止層，此石墨烯膜層為單層石墨烯或多層石墨烯；其中沉積溫度為800-1000°C，沉積氣體為氬氣和氫氣，氬氣作為反應(yīng)的稀釋氣體，也作為反應(yīng)的載氣，氫氣起到保護的作用，在反應(yīng)過程中與M0CVD反應(yīng)室中的氧氣反應(yīng)，保護催化劑和石墨稀不被氧化，同時抑制石墨稀片層之間多層的出現(xiàn)，以提高石墨烯的質(zhì)量，碳源氣體為烴類化學(xué)物，沉積時間為5-30分鐘。在步驟3)中，使用水平管式爐生長，氬氣流量為400sccm-1000sccm，氫氣流量為80-400sccm ;烴類化學(xué)物流量為30-100sccm，升溫速率為5°C每分鐘；操作時，首先不通入烴類化學(xué)物，待溫度升高至反應(yīng)溫度，保持氫氣和氬氣氛圍10分鐘，以還原催化反應(yīng)層表面，接著通入烴類化學(xué)物，保持20分鐘，進行反應(yīng)生成石墨烯，最后進行降溫處理，降溫速率為3°C每分鐘，等溫度降到300°C時，關(guān)閉烴類化學(xué)物和氫氣，等溫度降到150°C時關(guān)閉所有氣體，取出樣品。在步驟3)中，使用垂直快速CVD生長，氬氣流量為800sccm-1000sccm，氫氣流量為30-200sccm ;烴類化學(xué)物流量為10-40sccm，升溫速率為200°C每分鐘；操作時，首先不通入烴類化學(xué)物，待溫度升高至反應(yīng)溫度，保持氫氣和氬氣氛圍3分鐘，以還原催化反應(yīng)層表面，接著通入烴類化學(xué)物，保持3分鐘，進行反應(yīng)生成石墨烯，最后進行降溫處理，降溫速率為150°C每分鐘，等溫度降到300°C時，關(guān)閉烴類化學(xué)物和氫氣，等溫度降到150°C時關(guān)閉所有氣體，取出樣品。所述烴類化學(xué)物為甲烷或乙炔。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點與有益效果:本專利技術(shù)提出的覆蓋石墨烯作為沉積阻止層的方法可以有效的解決M0CVD在生產(chǎn)過程中，M0CVD反應(yīng)室腔壁和托盤等部件上沉積反應(yīng)副產(chǎn)物的問題。通過催化反應(yīng)層在不能沉積石墨烯的M0CVD反應(yīng)室部件表面，作為過渡層，將石墨烯沉積在催化反應(yīng)層上，催化反應(yīng)層又附著在部件表面。石墨烯作為反應(yīng)阻止層，把催化反應(yīng)層和需要保護的部件與反應(yīng)氣體隔絕，而石墨烯作為一種具有特別晶格的晶體材料，表面很難有成核點，從而在石墨稀表面無法沉積反應(yīng)物。而石墨稀在無氧氣的惰性氣體或者還原性氣體氛圍內(nèi)，穩(wěn)定度很尚。由于石墨稀的晶格很小，最小的氣原子都無法通過。表面覆蓋石墨稀的部件，在尚溫環(huán)境下也也無法揮發(fā)雜質(zhì)原子到M0CVD反應(yīng)室內(nèi)，從而使用本專利技術(shù)方法，也可以避免部件對外延工藝的影響。眾所周知，石墨烯的熱傳導(dǎo)率很高，由于非常高的熱傳導(dǎo)率，會在保護的部件上形成溫度統(tǒng)一的溫度場，使用本專利技術(shù)方法的M0CVD反應(yīng)室內(nèi)部溫度會更加均勻，具有廣泛的應(yīng)用前景。【具體實施方式】下面結(jié)合兩個具體實施例對本專利技術(shù)作進一步說明。實施例1本實施例所述的防止M0CVD反應(yīng)室部件上沉積有反應(yīng)物及其副產(chǎn)物的方法，主要是采用石墨烯材料進行表面鍍膜保護處理，在不能沉積石墨烯材料的M0CVD反應(yīng)室部件(如M0CVD反應(yīng)室腔壁和托盤等部件)的相應(yīng)部位表面采用耐高溫的催化反應(yīng)層作為過渡層，將石墨烯材料沉積在該催化反應(yīng)層上，而該催化反應(yīng)層又附著在M0CVD反應(yīng)室部件的相應(yīng)部位表面，此時沉積上的石墨烯膜層將作為反應(yīng)阻止層，把催化反應(yīng)層和需要保護的M0CVD反應(yīng)室部件的部位與反應(yīng)氣體隔絕，由于石墨烯與反應(yīng)物及其副產(chǎn)物晶格差別很大，無法形成成核點，因而在石墨烯表面是無法沉積反應(yīng)物及其副產(chǎn)物，從而達到防止M0CVD反應(yīng)室部件上沉積有反應(yīng)物及其副產(chǎn)物的目的。其包括以下步驟:1)將要保護的M0CVD反應(yīng)室部件的部位使用電化學(xué)拋光處理方法去除表面雜質(zhì)及沾污顆粒；如果不進行表面處理，雜質(zhì)及沾污顆粒有可能影響催化反應(yīng)層和石墨烯的沉積，例如有顆粒附著在部件上，由于催化反應(yīng)層和石墨烯只有幾百到一千nm，很容易在鍍膜層上形成空洞之類的缺陷，造成這一部分無法被石墨烯所保護。2)使用磁控濺射或者電子束蒸發(fā)或者電鍍方式在經(jīng)步驟1)處理后的M0C當前第1頁1 2&nb本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
防止MOCVD反應(yīng)室部件上沉積有反應(yīng)物及其副產(chǎn)物的方法，其特征在于：該方法主要是采用石墨烯材料進行表面鍍膜保護處理，在不能沉積石墨烯材料的MOCVD反應(yīng)室部件的相應(yīng)部位表面采用耐高溫的催化反應(yīng)層作為過渡層，將石墨烯材料沉積在該催化反應(yīng)層上，而該催化反應(yīng)層又附著在MOCVD反應(yīng)室部件的相應(yīng)部位表面，此時沉積上的石墨烯膜層將作為反應(yīng)阻止層，把催化反應(yīng)層和需要保護的MOCVD反應(yīng)室部件的部位與反應(yīng)氣體隔絕，由于石墨烯與反應(yīng)物及其副產(chǎn)物晶格差別大，無法形成成核點，因而在石墨烯表面是無法沉積反應(yīng)物及其副產(chǎn)物，從而達到防止MOCVD反應(yīng)室部件上沉積有反應(yīng)物及其副產(chǎn)物的目的；其包括以下步驟：1)將要保護的MOCVD反應(yīng)室部件的部位使用電化學(xué)拋光處理方法去除表面雜質(zhì)及沾污顆粒；2)使用磁控濺射或者電子束蒸發(fā)或者電鍍方式在經(jīng)步驟1)處理后的MOCVD反應(yīng)室部件的相應(yīng)部位上沉積一層耐高溫、厚度為300?1000nm的催化反應(yīng)層，同時，在需進行安裝組配的地方使用錫紙或高溫膠帶進行保護，防止沉積上催化反應(yīng)層；其中所述催化反應(yīng)層中的材料為Ni/Cu合金、Pt/Ni合金、Pt/Re合金、Ir/Re/Pt合金、Pt/Au合金、Cu/Pt合金、Ni/Re合金、Cu/Re合金中的一種；3)利用化學(xué)氣相沉積法在催化反應(yīng)層上沉積一層石墨烯膜層作為沉積阻止層，此石墨烯膜層為單層石墨烯或多層石墨烯；其中沉積溫度為800?1000℃，沉積氣體為氬氣和氫氣，氬氣作為反應(yīng)的稀釋氣體，也作為反應(yīng)的載氣，氫氣起到保護的作用，在反應(yīng)過程中與MOCVD反應(yīng)室中的氧氣反應(yīng)，保護催化劑和石墨烯不被氧化，同時抑制石墨烯片層之間多層的出現(xiàn)，以提高石墨烯的質(zhì)量，碳源氣體為烴類化學(xué)物，沉積時間為5?30分鐘。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊翠柏，張露，張楊，方聰，劉向平，靳愷，王雷，
申請(專利權(quán))人：中山德華芯片技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44