CN106086810A - 调节mocvd反应室压力克服led外延结构雾边的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法及系统，通过正压生成单元接收到MOCVD处于空闲状态的信号时，发信号将MOCVD上用于通入氮气的质量流量控制器的流量参数设置为a升,同时将MOCVD上的尾气蝶阀调整为关闭，并实时接收压力计测得的MOCVD反应室内的压力值信号，确认压力值是否达到765‑770torr；正压保持单元：接受到压力值达到765‑770torr的信号时，发信号保持所述质量流量控制器的流量为a，并增大所述尾气蝶阀开角，使尾气蝶阀的出气量与质量流量控制器的进气量保持平衡。本发明通过使MOCVD设备在空闲状态下，反应室内形成正压，从而防止空气和水进入反应室中，避免外延结构出现雾边的情况，能够避免现有技术需要恢复，造成产能损失的问题；自动化程度高。

Description

调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种克服LED外延结构雾边的方法及系统，尤其涉及一种调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法及系统。
背景技术
发光二极管（LED）是一种能够把电能转化成光能的电子元件，它与普通二极管一样包括一个PN结，也具有单向导电性，当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内进行复合，产生自发辐射的荧光；不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同，当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短，常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
目前LED外延结构生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法，通过MOCVD设备实现，外延片在生长完成后，表面一般很光滑；然而采用一些型号，如型号为K465i/C4 的MOCVD设备进行LED外延结构生长时，最终产出的产品经常会出现雾边的问题，即外延结构的表面的晶体看起来像白色的雾一样，产品质量低，需要进行改进。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法及系统。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：
调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，包括如下步骤：
S1，正压生成步骤：接收到MOCVD处于空闲状态的信号时，发信号将MOCVD上用于通入氮气的质量流量控制器的流量参数设置为a升,同时将MOCVD上的尾气蝶阀调整为关闭，并实时接收压力计测得的MOCVD反应室内的压力值信号，确认压力值是否达到765-770torr。
S2，正压保持步骤：接受到压力值达到765-770torr的信号时，发信号保持所述质量流量控制器的流量为a，并增大所述尾气蝶阀开角，使尾气蝶阀的出气量与质量流量控制器的进气量保持平衡。
优选的，所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其中：所述质量流量控制器的流量参数a为75-80升。
优选的，所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其中：所述尾气蝶阀开角增大到其完全打开状态的80%。
优选的，所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其中：还包括如下步骤：
S3，工作状态压力生成步骤：接收到MOCVD切换到工作状态的工作信号及工作压力值的信号时，发信号将所述质量流量控制器的流量参数设置为b升，同时，将MOCVD上的尾气蝶阀的开角调整为最大状态；并实时接收压力计测得的MOCVD反应室内的压力值，确认是否达到设定的工作压力值；
S4，工作状态压力保持步骤：当接收到压力值达到设定的工作压力值信号时，发信号保持质量流量控制器的流量为b，减小所述尾气蝶阀开角，使尾气蝶阀的出气量与质量量控制器的进气量保持平衡。
优选的，所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其中：所述质量流量控制器的流量参数b为40升。
优选的，所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其中：所述尾气蝶阀开角减小到完全打开状态的30%。
优选的，所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其中：所述MOCVD的空闲状态信号和工作状态信号通过传感器输入或人工通过软件后台输入。
优选的，所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其中：还包括S5，分析步骤：根据当前压力值、要达到的目标压力值、质量流量控制器的流量参数以及尾气蝶阀的开角大小确定压力调整所需用时并实时更新。
调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的系统，包括
正压生成单元，用于在接收到MOCVD处于空闲状态的信号时，发信号将MOCVD上用于通入氮气的质量流量控制器的流量参数设置为a升,同时将MOCVD上的尾气蝶阀调整为关闭，并实时接收压力计测得的MOCVD反应室内的压力值信号，确认压力值是否达到765-770torr；
正压保持单元，用于在接受到压力值达到765-770torr的信号时，发信号保持所述质量流量控制器的流量为a，增大所述尾气蝶阀开角，使尾气蝶阀的出气量与质量流量控制器的进气量保持平衡；
工作状态压力生成单元，用于在接收到MOCVD切换到工作状态的工作信号及工作压力值的信号时，发信号将所述质量流量控制器的流量参数设置为b升，同时，将MOCVD上的尾气蝶阀的开角调整为最大状态；并实时接收压力计测得的MOCVD反应室内的压力值，确认是否达到设定的工作压力值；
以及，工作状态压力保持单元，用于在接收到压力值达到设定的工作压力值信号时，发信号保持质量流量控制器的流量为b，减小所述尾气蝶阀开角，使尾气蝶阀的出气量与质量量控制器的进气量保持平衡。
优选的，所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的系统，其中：还包括分析单元，用于根据当前压力值、要达到的目标压力值、质量流量控制器的流量参数以及尾气蝶阀的开角大小确定压力调整所需用时并实时更新。
本发明技术方案的优点主要体现在：
本发明设计精巧，操作简单，通过控制于MOCVD设备在空闲状态下的压力值，使反应室内形成正压，从而防止空气和水进入反应室中，能够有效的避免外延结构出现雾边的情况，同时能够有效的避免现有技术的MOCVD设备由于进水、空气等需要恢复，耗时长，造成一定的产能损失的问题；并且，整个调整过程自动控制，自动化程度高，效率高。
通过合理设置质量流量传感器的流量参数和反应室的标准压力值，既能够有效的保证设备运行正常，又能最大程度的提高反应室内的压力调整速率，提高效率；并且通过合理设置蝶阀开脚与质量流量控制器的流量参数的匹配度，能够最大程度的保持反应室内压力的稳定性。
结合多种状态提示，能够便于工作人员及时了解反应室内的压力状态，不需要时刻关注压力计的数值，提高了操作的便利性。
附图说明
图1 是本发明的系统机构示意图；
图2是本发明的正压生成和保持过程示意图；
图3是本发明的工作状态压力生成和保持过程示意图。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
发明人研究发现，之所以出现雾边的情况，很大一部分原因是由于本实施例中的型号为K465i/C4 的MOCVD设备在空闲状态下，反应室内部压力值设定为15torr，小于大气压力，因此，当MOCVD机台硬件部分有微漏时，外界环境中的空气、水分会进入到反应室中，不仅造成雾边情况，还会使产品光电性能异常，这是因为空气中含有各种杂质和水气，在材料的生长过程中引入的杂质和水气会破坏晶体的形成，形成非常多的外延缺陷，一直延伸至表面，从而导致表面看起来像白色的雾一样，即雾边；同时，这些缺陷还会破坏P型层/N型层/发光层，从而导致产品光电性能异常。
因此，本发明提供了一种通过调整MOCVD设备在空闲状态下，反应室内部的压力值，使反应室内部形成正压，从而防止空气和水气进入反应室中，以克服LED外延结构雾边问题的系统。
如附图1所示，其包括集成于一个控制芯片中的正压生成单元1、正压保持单元2，工作状态压力生成单元3以及工作状态压力保持单元4；所述控制芯片连接所述MOCVD上的质量流量控制器、尾气蝶阀以、压力计以及状态显示装置。
其中，所述正压生成单元1用于在接收到MOCVD处于空闲状态的信号时，发信号将MOCVD上用于通入氮气的质量流量控制器的流量参数设置为a升,同时将MOCVD上的尾气蝶阀调整为关闭，并实时接收压力计测得的MOCVD反应室内的压力值信号，确认压力值是否达到765-770torr。
所述正压保持单元2用于在接受到压力值达到765-770torr的信号时，发信号保持所述质量流量控制器的流量为a，所述质量流量控制器的流量参数a为75-80升，优选为80升，同时，增大所述尾气蝶阀开角，使所述尾气蝶阀的出气量与质量流量控制器的进气量保持平衡。
并且，发明人研究发现，空闲状态下，为了形成正压，所述反应室内的压力值必须大于等于大气压，即大于等于760torr，而本实施例中之所以设置为765-770torr是因为，如果小于765torr时，一旦大气压出现波动，仍有可能大气压大于反应室内设定的值，也就仍然会出现空气和水进入反应室的问题；如果大于770torr，过高的压力会造成DOWN机影响，降低产能，并且从当前压力值调整到目标压力值所需的时间也会越长，效率低。
另一方面，发明人研究发现，当所述质量流量传感器的流量为75-80升时，反应室内的压力值从工作状态的压力值调整到765-770torr的速率最佳，如果低于此流量，那么调整速率会降低；如果大于此流量，那么会接近质量传感器的所能承受的量程范围，导致质量传感器受损。
另外，根据流体力学及数学建模，经发明人研究推算出反应室压力与流量及蝶阀开角满足如下的公式：
P ∝ k·C·V/θ
其中，P为反应室压力，C为进入反应室气体浓度，V气体流量，θ为蝶阀开角，k为系数。
经推算，当质量流量控制器的流量75~80升时，对应尾气蝶阀开角为完全打开状态的80%，即尾气蝶阀的实际角度为 90°*80%=72°，才能达到反应腔765~770torr，且保持稳定状态。
所述工作状态压力生成单元3用于在接收到MOCVD切换到工作状态的工作信号及工作压力值的信号时，发信号将所述质量流量控制器的流量参数设置为b升，所述质量流量控制器的流量参数b为40升；同时，将MOCVD上的尾气蝶阀的开角调整为最大状态；并实时接收压力计测得的MOCVD反应室内的压力值，确认是否达到设定的工作压力值。
所述工作状态压力保持单元4用于在接收到压力值达到设定的工作压力值信号时，发信号保持质量流量控制器的流量为40升，减小所述尾气蝶阀开角，使尾气蝶阀的出气量与质量量控制器的进气量保持平衡。根据上述公式研究得出，当质量流量控制器的流量40升时，对应尾气蝶阀开角为完全打开状态的30%，即尾气蝶阀的实际角度为 90°*30%=27°，才能使反应室内的压力保持稳定状态。
并且，所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的系统还包括分析单元5，所述分析单元5与所述正压生成单元1、正压保持单元2，工作状态压力生成单元3以及工作状态压力保持单元4分别通信，其用于根据当前压力值、要达到的目标压力值、质量流量控制器的流量参数以及尾气蝶阀的开角大小确定压力调整所需用时并实时更新。
进一步，所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的系统还包括核查单元，用于在反应室内的压力值达到目标值后，实时接收压力计测得的压力值，并且当压力值的波动超过设定幅度时，向所述状态显示装置发送播放语音提醒的信号，使工作人员能够及时知晓反应室内压力波动情况，避免异常情况发生。
上述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的系统工作时，如附图2-附图3所示，其过程如下：
通过传感器输入或人工通过软件后台输入所述MOCVD处于的空闲状态信号。
S1，正压生成步骤：所述正压生产单元1接收到MOCVD处于空闲状态的信号时，发信号将所述MOCVD上用于通入氮气的质量流量控制器的流量参数设置为80升，同时将MOCVD上的尾气蝶阀调整为关闭，此时,所述质量流量控制器不断向反应室内输入氮气,随着氮气的输入，反应室内的压力逐步增加，压力计实时监测反应室内的压力值，并传送给所述控制芯片,控制芯片中的正压生成单元1实时接收压力计测得的MOCVD反应室内的压力值信号，确认压力值是否达到765-770torr，优选为765torr，当所述反应室内的压力值达到765-770torr 时，发信号给所述状态显示装置进行语音提醒或者进行正常状态显示，以便工作人员能够确认反应室内压力达到设定值。
S2，正压保持步骤：所述正压保持单元2同时接收所述压力计测得的压力值信号,当接受到压力值达到765-770torr的信号时，所述正压保持单元2发信号保持所述质量流量控制器的流量为75-80升，并增大所述尾气蝶阀开角，使尾气蝶阀的出气量与质量流量控制器的进气量保持平衡。
经发明人研究发现,当质量流量控制器的流量为75-80升时，所述尾气蝶阀开角增大到其完全打开状态的80%，即 90°*80%=72°，此时能够达到进出气量的最佳平衡状态，从而保证压力值的稳定状态。
此时，由于反应室内的压力大于大气压力，所以反应室外的空气和水无法进入到反应室中，也就不会产生现有技术中的产品雾边问题。
当MOCVD设备从空闲状态转变到工作状态时，通过传感器输入或人工通过软件后台输入所述MOCVD需要转变到工作状态的信号，并人工输入工作压力值。
S3，工作状态压力生成步骤：所述工作状态压力生成单元3接收到MOCVD切换到工作状态的工作信号及工作压力值的信号时，发信号将所述质量流量控制器的流量参数设置为40升。
同时，所述工作状态压力生成单元3发信号将所述尾气蝶阀的开角调整为最大状态；此时，反应室内气体流出量大于气体输入量，因此，反应室内压力逐步降低，工作状态压力生成单元3实时接收压力计测得的MOCVD反应室内的压力值，确认是否达到设定的工作压力值；当反应室内的压力达到设定的工作压力值后，发信号给所述状态显示装置进行显示，以便工作人员及时知道反应室内压力满足外延结构生长的要求。
S4，工作状态压力保持步骤：当所述工作状态压力生成单元3接收到压力值达到设定的工作压力值的信号时，发信号保持质量流量控制器的流量为40升，减小所述尾气蝶阀开角到30%，使尾气蝶阀的出气量与质量量控制器的进气量保持平衡。
进一步，本系统工作时还包括S5，分析步骤：所述分析单元5接收当前压力值、要达到的目标压力值、质量流量控制器的流量参数以及尾气蝶阀的开角大小，并根据内置公式计算压力调整所需用时并实时更新，同时将得到的时间信号传输给状态显示装置进行显示，以便工作人员能够实时了解压力调整的用时，从而便于安排压力调整时间内的其他工作。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，正压生成步骤：接收到MOCVD处于空闲状态的信号时，发信号将MOCVD上用于通入氮气的质量流量控制器的流量参数设置为a升,同时将MOCVD上的尾气蝶阀调整为关闭，并实时接收压力计测得的MOCVD反应室内的压力值信号，确认压力值是否达到765-770torr；
S2，正压保持步骤：接受到压力值达到765-770torr的信号时，发信号保持所述质量流量控制器的流量为a，并增大所述尾气蝶阀开角，使尾气蝶阀的出气量与质量流量控制器的进气量保持平衡。
2.根据权利要求1所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其特征在于：所述质量流量控制器的流量参数a为75-80升。
3.根据权利要求1所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其特征在于： 所述尾气蝶阀开角增大到其完全打开状态的80%。
4.根据权利要求1所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其特征在于：还包括如下步骤：
S3，工作状态压力生成步骤：接收到MOCVD切换到工作状态的工作信号及工作压力值的信号时，发信号将所述质量流量控制器的流量参数设置为b升，同时，将MOCVD上的尾气蝶阀的开角调整为最大状态；并实时接收压力计测得的MOCVD反应室内的压力值，确认是否达到设定的工作压力值；
S4，工作状态压力保持步骤：当接收到压力值达到设定的工作压力值信号时，发信号保持质量流量控制器的流量为b，减小所述尾气蝶阀开角，使尾气蝶阀的出气量与质量量控制器的进气量保持平衡。
5.根据权利要求3所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其特征在于：所述质量流量控制器的流量参数b为40升。
6.根据权利要求3所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其特征在于：所述尾气蝶阀开角减小到完全打开状态的30%。
7.根据权利要求3所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其特征在于：所述MOCVD的空闲状态信号和工作状态信号通过传感器输入或人工通过软件后台输入。
8.根据权利要求1-7任一所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的方法，其特征在于：还包括S5，分析步骤：根据当前压力值、要达到的目标压力值、质量流量控制器的流量参数以及尾气蝶阀的开角大小确定压力调整所需用时并实时更新。
9.调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的系统，其特征在于：包括
正压生成单元，用于在接收到MOCVD处于空闲状态的信号时，发信号将MOCVD上用于通入氮气的质量流量控制器的流量参数设置为a升,同时将MOCVD上的尾气蝶阀调整为关闭，并实时接收压力计测得的MOCVD反应室内的压力值信号，确认压力值是否达到765-770torr；
正压保持单元，用于在接受到压力值达到765-770torr的信号时，发信号保持所述质量流量控制器的流量为a，增大所述尾气蝶阀开角，使尾气蝶阀的出气量与质量流量控制器的进气量保持平衡；
工作状态压力生成单元，用于在接收到MOCVD切换到工作状态的工作信号及工作压力值的信号时，发信号将所述质量流量控制器的流量参数设置为b升，同时，将MOCVD上的尾气蝶阀的开角调整为最大状态；并实时接收压力计测得的MOCVD反应室内的压力值，确认是否达到设定的工作压力值；
以及，工作状态压力保持单元，用于在接收到压力值达到设定的工作压力值信号时，发信号保持质量流量控制器的流量为b，减小所述尾气蝶阀开角，使尾气蝶阀的出气量与质量量控制器的进气量保持平衡。
10.根据权利要求9所述的调节MOCVD反应室压力克服LED外延结构雾边的系统，其特征在于：还包括分析单元，用于根据当前压力值、要达到的目标压力值、质量流量控制器的流量参数以及尾气蝶阀的开角大小确定压力调整所需用时并实时更新。
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