碳化硅單晶生長爐的壓力控制系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種碳化硅單晶生長爐的壓力控制系統(tǒng)，包括生長室、與生長室連通的充氣鏈路、抽氣鏈路和壓力控制裝置；所述充氣鏈路包括兩個充氣閥及設(shè)于兩個充氣閥之間的流量計(jì)；所述抽氣鏈路包括第一鏈路、第二鏈路；所述壓力控制裝置包括壓力傳感器、調(diào)節(jié)機(jī)械泵、變頻器和控制器，所述調(diào)節(jié)機(jī)械泵通過調(diào)節(jié)抽氣閥與所述生長室連通，所述變頻器與調(diào)節(jié)機(jī)械泵連接，所述控制器與變頻器及壓力傳感器連接，用于獲取壓力傳感器的數(shù)值并控制變頻器的轉(zhuǎn)速。本實(shí)用新型專利技術(shù)能夠有效、精確地控制生長爐的壓力，為碳化硅單晶生長提供良好的壓力環(huán)境。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備
，特別涉及一種碳化硅單晶生長爐的壓力控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
碳化硅單晶材料，作為寬帶隙半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)異的物理特性和電學(xué)性能，特別適合于制造高溫、高頻、大功率、抗輻射、短波長發(fā)光及光電集成器件，因此被廣泛應(yīng)用于航空、航天、雷達(dá)、通訊等領(lǐng)域。目前，碳化硅單晶的生長一般采用物理氣相傳輸工藝PVT。由于碳化硅單晶生長的最終目的是為了獲取大尺寸、低缺陷的碳化硅單晶，隨著碳化硅單晶的尺寸增大，適當(dāng)?shù)膲毫Νh(huán)境就變得尤為重要。 碳化硅單晶生長爐生長室中氣相組分，熱場的均一性，合適的生長速率，通入載氣時(shí)同時(shí)排出等量的載氣將直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，晶體生長適合于在接近平衡的狀態(tài)下進(jìn)行。碳化硅單晶生長中，載氣一般使用氬氣，不同的排氣速度對生長晶體的多型有很大的影響。在確定生長時(shí)的溫度梯度后，影響碳化硅單晶生長最重要的因素就是控制壓力，但是目前的碳化硅單晶生長爐中還沒有比較穩(wěn)定、控制精確的壓力控制系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
(一 )要解決的技術(shù)問題本技術(shù)要解決的技術(shù)問題是如何實(shí)現(xiàn)對碳化硅的單晶生長過程中各個工藝過程進(jìn)行精確地壓力控制。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)提供一種碳化硅單晶生長爐的壓力控制系統(tǒng)，包括生長室、與生長室連通的充氣鏈路、抽氣鏈路和壓力控制裝置；所述充氣鏈路包括兩個充氣閥及設(shè)于兩個充氣閥之間的流量計(jì)；所述抽氣鏈路包括由第一抽氣閥和第一機(jī)械泵組成的第一鏈路，以及由兩個第二抽氣閥及設(shè)于兩個所述第二抽氣閥之間的分子泵組成的第二鏈路；所述壓力控制裝置包括壓力傳感器、調(diào)節(jié)機(jī)械泵、變頻器和控制器，所述壓力傳感器用于測量生長室內(nèi)壓力，所述調(diào)節(jié)機(jī)械泵通過調(diào)節(jié)抽氣閥與所述生長室連通，所述變頻器與調(diào)節(jié)機(jī)械泵連接，所述控制器與變頻器及壓力傳感器連接，用于獲取壓力傳感器的數(shù)值并控制變頻器的轉(zhuǎn)速。優(yōu)選地，所述充氣鏈路具有兩路，且分別與所述生長室連通。優(yōu)選地，所述第一鏈路與第二鏈路相連接。優(yōu)選地，所述控制器為PID控制電路。 優(yōu)選地，所述控制器分別與所述充氣閥、第一抽氣閥以及第二抽氣閥連接。優(yōu)選地，所述控制器包括存儲器，所述存儲器用于存儲預(yù)設(shè)的壓力值。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括與所述存儲器連接的上位機(jī)。(三)有益效果上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)采用外加的壓力控制裝置，能夠有效、精確地控制生長爐的壓力，為碳化硅單晶生長提供良好的壓力環(huán)境。其中，設(shè)有兩條充氣鏈路，使得該壓力控制系統(tǒng)充氣靈活性更強(qiáng)。附圖說明圖I為本技術(shù)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I生長室；2第一機(jī)械泵；3分子泵；4調(diào)節(jié)機(jī)械泵；5、6流量計(jì)；7第一抽氣閥；8、9第二抽氣閥；10調(diào)節(jié)抽氣閥；11 14充氣閥；15變頻器；16控制器。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本技術(shù)，但不用來限制本技術(shù)的范圍。如圖I所示，本技術(shù)提供的一種碳化硅單晶生長爐的壓力控制系統(tǒng)，其包括生長室I、與生長室I連通的充氣鏈路、抽氣鏈路、壓力控制裝置，各部件之間采用管道連接，所述充氣鏈路包括兩個充氣閥11、12及設(shè)于兩個充氣閥中間的流量計(jì)5，所述抽氣鏈路包括第一抽氣閥7、第一機(jī)械泵2組成的第一鏈路，兩個第二抽氣閥8、9及設(shè)于兩個第二抽氣閥中間的分子泵3組成的第二鏈路，所述壓力控制裝置包括壓力傳感器(圖中未示出)、調(diào)節(jié)機(jī)械泵4、變頻器15、控制器16，所述壓力傳感器測量生長室內(nèi)壓力，其可以設(shè)置于第一鏈路或第二鏈路或壓力控制系統(tǒng)的管道內(nèi)的任意位置，以實(shí)際需要設(shè)置，調(diào)節(jié)機(jī)械泵4通過管道及一個調(diào)節(jié)抽氣閥10連通于生長室1，變頻器15連接于調(diào)節(jié)機(jī)械泵4?？刂破?6可以為PID(比例積分微分)控制電路，其連接變頻器15及壓力傳感器，獲取壓力傳感器數(shù)值并控制變頻器15的轉(zhuǎn)速。上述結(jié)構(gòu)的碳化硅單晶生長爐壓力控制系統(tǒng)，當(dāng)需要抽真空時(shí)，啟動第一機(jī)械泵2，并打開第一抽氣閥7，當(dāng)壓力傳感器檢測到生長室I內(nèi)的壓力達(dá)到O時(shí)；關(guān)閉第一抽氣閥7、啟動分子泵3，打開第二抽氣閥8、9，進(jìn)行二次抽真空，直到壓力傳感器檢測到生長室I內(nèi)的壓力符合高真空要求時(shí)，關(guān)閉第二抽氣閥8、9，分子泵3。在碳化硅單晶生長過程中，在加熱后，打開充氣閥11、12給生長室I充保護(hù)氣氬氣，并同時(shí)打開調(diào)節(jié)抽氣閥10、調(diào)節(jié)機(jī)械泵4，控制器16根據(jù)壓力傳感器測得的壓力值與控制器16內(nèi)的預(yù)設(shè)壓力值進(jìn)行比較計(jì)算后，輸出控制命令至變頻器15控制變頻器15的轉(zhuǎn)速，變頻器15控制調(diào)節(jié)機(jī)械泵4的工作，以此來調(diào)節(jié)生長室I內(nèi)的壓力。上述結(jié)構(gòu)的碳化硅單晶生長爐壓力控制系統(tǒng)采用外加的壓力控制裝置，能夠有效、精確地控制生長爐的壓力，為碳化硅單晶生長提供良好的壓力環(huán)境。上述的碳化硅單晶生長爐的壓力控制系統(tǒng)，充氣閥11、12的充氣量主要是由人工方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，進(jìn)一步地，所述控制器16連接于充氣閥11、12、流量計(jì)5，所述控制器16至少包括數(shù)據(jù)采集器、存儲器、比較器、控制電路，所述數(shù)據(jù)采集器采集壓力傳感器或流量計(jì)5的數(shù)值，存儲器存儲有預(yù)設(shè)的壓力值，比較器將采集的壓力值與預(yù)設(shè)的壓力值比較計(jì)算，控制電路根據(jù)比較器的計(jì)算結(jié)果控制充氣閥11、12的開閉程度，控制電路包括一些常用的調(diào)節(jié)充氣閥11、12的元件，例如驅(qū)動器、電動機(jī)、調(diào)節(jié)閥。這樣就可以自動調(diào)節(jié)充氣的流量，當(dāng)然，可以將控制器16連接于充氣鏈路及抽氣鏈路中的閥并控制閥的開閉。進(jìn)一步地，所述存儲器可以連接有一個設(shè)置預(yù)設(shè)壓力值的可編程控制的上位機(jī)，上位機(jī)可以為PLC或PC。上位機(jī)還可以設(shè)置預(yù)設(shè)時(shí)間，使控制器16能夠調(diào)節(jié)壓力控制裝置的增壓或者降壓的時(shí)間，保持壓力環(huán)境平穩(wěn)。上述的碳化硅單晶生長爐壓力控制系統(tǒng)，進(jìn)一步地，還設(shè)有一條充氣鏈路，充氣閥13、14及設(shè)于兩者之間的流量計(jì)6，與生長室I連通。使得該壓力控制系統(tǒng)充氣靈活性更強(qiáng)，可以根據(jù)需要兩路充氣。上述的碳化硅單晶生長爐的壓力控制系統(tǒng)，進(jìn)一步地，所述高第二抽氣閥8通過管道連接于第一鏈路，使得整個系統(tǒng)內(nèi)更加穩(wěn)定。由以上實(shí)施例可以看出，本技術(shù)采用外加的壓力控制裝置，能夠有效、精確地控制生長爐的壓力，為碳化硅單晶生長提供良好的壓力環(huán)境。以上所述僅是本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本技術(shù)技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改 進(jìn)和替換也應(yīng)視為本技術(shù)的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.一種碳化硅單晶生長爐的壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，包括生長室、與生長室連通的充氣鏈路、抽氣鏈路和壓力控制裝置；所述充氣鏈路包括兩個充氣閥及設(shè)于兩個充氣閥之間的流量計(jì)；所述抽氣鏈路包括由第一抽氣閥和第一機(jī)械泵組成的第一鏈路，以及由兩個第二抽氣閥及設(shè)于兩個所述第二抽氣閥之間的分子泵組成的第二鏈路；所述壓力控制裝置包括壓力傳感器、調(diào)節(jié)機(jī)械泵、變頻器和控制器，所述壓力傳感器用于測量生長室內(nèi)壓力，所述調(diào)節(jié)機(jī)械泵通過調(diào)節(jié)抽氣閥與所述生長室連通，所述變頻器與調(diào)節(jié)機(jī)械泵連接，所述控制器與變頻器及壓力傳感器連接，用于獲取壓力傳感器的數(shù)值并控制變頻器的轉(zhuǎn)速。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述充氣鏈路具有兩路，且分別與所述生長室連通。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一鏈路與第二鏈路相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種碳化硅單晶生長爐的壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，包括生長室、與生長室連通的充氣鏈路、抽氣鏈路和壓力控制裝置；所述充氣鏈路包括兩個充氣閥及設(shè)于兩個充氣閥之間的流量計(jì)；所述抽氣鏈路包括由第一抽氣閥和第一機(jī)械泵組成的第一鏈路，以及由兩個第二抽氣閥及設(shè)于兩個所述第二抽氣閥之間的分子泵組成的第二鏈路；所述壓力控制裝置包括壓力傳感器、調(diào)節(jié)機(jī)械泵、變頻器和控制器，所述壓力傳感器用于測量生長室內(nèi)壓力，所述調(diào)節(jié)機(jī)械泵通過調(diào)節(jié)抽氣閥與所述生長室連通，所述變頻器與調(diào)節(jié)機(jī)械泵連接，所述控制器與變頻器及壓力傳感器連接，用于獲取壓力傳感器的數(shù)值并控制變頻器的轉(zhuǎn)速。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃鳴，丁文革，
申請(專利權(quán))人：北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司，
類型：實(shí)用新型
國別省市：