CN114318543A - 半极性氮化镓外延层结构制造系统及方法 - Google Patents
半极性氮化镓外延层结构制造系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114318543A CN114318543A CN202111630327.3A CN202111630327A CN114318543A CN 114318543 A CN114318543 A CN 114318543A CN 202111630327 A CN202111630327 A CN 202111630327A CN 114318543 A CN114318543 A CN 114318543A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- instruction
- reaction
- layer structure
- epitaxial layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 97
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 claims description 38
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 22
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 21
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 11
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明公开了半极性氮化镓外延层结构制造系统，属于半导体光电器件技术领域，包括双气流反应本体，双气流反应本体的两侧对称安装有出气座和进气座，双气流反应本体的后端开设有密封板，密封板用于将气流反应本体与外界进行贯通或者隔离，双气流反应本体的内部设置有支撑顶座、反应腔和支撑底座，反应腔位于支撑顶座和支撑底座之间，支撑顶座位于支撑底座的上方，支撑顶座内部的中间位置固定安装有液压缸，液压缸的下端连接有液压柱，液压柱的下端固定安装有反应罩；本发明还公开了半极性氮化镓外延层结构制造方法；本发明用于解决现有方案中半极性氮化镓外延层结构制造的良品率不能动态监测并调整提升的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电器件技术领域，更具体地说，它涉及半极性氮化镓外延层结构制造系统及方法。
背景技术
有机金属化合物化学气相沉积法简称MOCVD法，它是把反应物质全部以有机金属化合物的气体分子形式，用HZ气作载带气体送到反应室进行热分解反应而形成化合物半导体的一种新技术。
现有的半极性氮化镓外延层结构通过金属有机化合物化学气相沉淀方法生成时，只能通过增加流速的方式来提高反应气体的输送量，使得反应气体不能全面的与衬底相接触，受限于反应腔的容积，使得反应气体后容易泄露存在一定的安全隐患；并且不能对载片台的位置进行动态调整，使得衬底的反应处于最佳的反应环境；同时也没有对加热结构的加热情况和反应温度情况进行监测和动态调整，导致半极性氮化镓外延层结构制造的良品率不佳。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供半极性氮化镓外延层结构制造系统及方法，解决以下技术问题：如何解决现有方案中半极性氮化镓外延层结构制造的良品率不能动态监测并调整提升的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
半极性氮化镓外延层结构制造系统，包括双气流反应本体，双气流反应本体的两侧对称安装有出气座和进气座，出气座位于进气座的下方，双气流反应本体的后端开设有密封板，密封板用于将气流反应本体与外界进行贯通或者隔离，双气流反应本体的内部设置有支撑顶座、反应腔和支撑底座，反应腔位于支撑顶座和支撑底座之间，支撑顶座位于支撑底座的上方，支撑顶座内部的中间位置固定安装有液压缸，液压缸的下端连接有液压柱，液压柱的下端固定安装有反应罩；
反应罩通过液压缸和液压柱进行上下移动，实现与撑底座的上端进行分离和抵接，支撑顶座的下端固定安装有隔离板，隔离板的内部对称安装有第一输送管，第一输送管与反应罩之间连接有倾斜状的伸缩管；
支撑底座的中间位置固定安装有支撑外柱，支撑外柱的内部固定安装有支撑内柱，支撑内柱的上端固定安装有电动气缸。
进一步的，电动气缸的上端滑动连接有驱动柱，驱动柱的上端固定安装有柱状的载片台，载片台与驱动柱之间设置有加热器，载片台的上端设置有衬底；
进一步的，支撑底座的内部安装有第二输送管和抽气管，第二输送管和抽气管分别位于支撑外柱的两侧。
进一步的，伸缩管上安装有第一控制阀，第二输送管上安装有第二控制阀，抽气管上安装有第三控制阀，抽气管与真空泵相连接；呈碗状的反应罩位于反应腔内，液压柱下端的中间位置安装有红外温度传感器和位移传感器。
应用于半极性氮化镓外延层结构制造系统的方法，具体的步骤包括：
根据反应罩建立若干个探测点，对若干个探测点的温度进行数据采集，得到包含第一温度数据和第二温度数据的温度数据集；
对温度数据集进行处理和计算，得到温度系数，对温度系数进行评估，得到包含第一调控指令、第二调控指令和维持指令以及恒温指令、升温指令和降温指令的温度分析集；
根据温度分析集中不同的指令对载片台的位置进行调控以及升降温操作。
进一步地，建立若干个探测点的具体步骤包括：
获取载片台的前顶点、后顶点、左顶点、右顶点和中点，根据预设的监测距离在水平方向对四个顶点进行距离拓展，得到前拓展点、后拓展点、左拓展点和右拓展点。
进一步地，获取前顶点、后顶点、左顶点、右顶点和中点的温度并设定为前基准温度、后基准温度、左基准温度、右基准温度和中基准温度，将获取的各项实时温度按位置组合，得到第一温度数据；
获取前拓展点、后拓展点、左拓展点和右拓展点的温度并设定为前监测温度、后监测温度、左监测温度和右监测温度，将获取的各个温度按位置组合，得到第二温度数据，第一温度数据和第二温度数据构成温度数据集。
进一步地，温度处理集获取的具体步骤包括：
获取第一温度数据中监测的前基准温度、后基准温度、左基准温度、右基准温度和中基准温度并分别进行取值和标记，得到包含前基准温度QJWi、后基准温度HJWi、左基准温度ZJWi、右基准温度YJWi和中基准温度ZZWi的第一处理温度，i＝1，2，3，...，n；n为正整数；
获取第二温度数据中监测的前监测温度、后监测温度、左监测温度和右监测温度并分别进行取值和标记，得到包含前监测温度QCWi、后监测温度HCWi、左监测温度ZCWi和右监测温度YCWi的第二处理温度；
获取同时刻不同方向的温度差，分别对温度差进行取值和标记，得到包含前温差QWCi、后温差HWCi、左温差ZWCi和右温差YWCi的第三处理温度，得到第一处理温度、第二处理温度和第三处理温度构成温度处理集。
进一步地，对温度处理集进行计算处理的具体步骤包括：
获取第一处理温度中不同位置的温度均值，对该温度均值进行取值并标记为WJCi；获取第三处理温度中的温度均值，对该温度均值进行取值并标记为WCHi；对标记的各项数据进行归一化处理，通过公式WDX＝η×(a1×WJCi+a2×WCHi)计算获取温度系数WDX，a1和a2为不同的比例因子，取值范围均为(0，5)，η为温度误差因子，取值范围为(0，3)。
进一步地，获取温度系数的整数部分和小数部分并分别标记为M和N，对M和N进行分析，若P≤M≤e＊P，则生成维持指令；若M＜P，则生成第一调控指令；若M＞e＊P，则生成第二调控指令；
若K≤N≤K+f，则生成恒温指令；若N＜K，则生成升温指令；若N＞K+f，则生成降温指令；P和e均为预设的正整数，K和f均为预设的小数。
进一步地，进行调控以及升降温操作的具体步骤包括：
对温度分析集进行分析，根据第一调控指令控制载片台上移，根据第二调控指令控制载片台下移，根据维持指令控制载片台位置不动；根据恒温指令控制加热器保持恒温，根据升温指令控制加热器增加运行功率，根据降温指令控制加热器降低运行功率。
与现有方案相比，本发明的有益效果：
1、本发明中，通过设置的反应罩配合液压缸和伸缩管的使用，可以有效提高半极性氮化镓外延层结构制造的效果，反应罩通过液压缸和液压柱进行上下移动，可以与支撑底座的上端进行分离和抵接，以便反应罩内更快速的进行反应以及将反应气体释放，碗状的反应罩不仅缩小了反应的体积，便于反应气体快速进行反应，而且还能有效防止有毒气体泄露，提高了反应的安全性；倾斜状的两根伸缩管可以使得大流量的反应气体从不同的方向更全面的输送至载片台的上表面，并且可以实现跟随反应罩进行上下移动，提高了反应气体的输送效果和反应效果。
2、本发明中，通过设置的载片台配合电动气缸和第二输送管的使用，可以有效提高半极性氮化镓外延层结构制造的质量，电动气缸配合驱动柱可以使得载片台进行上下移动，不仅可以调整载片台与两根伸缩管输送的反应气体的接触面积，而且可以使得载片台处于合适的温度层，以便载片台上的衬底更有效稳定的反应；通过第二输送管输送辅助气体，可以改变载片台侧边输送的反应气体的方向，使得反应罩内的反应气体混合的更均匀，温度也分布的更均匀，提高了衬底的反应环境条件，使得外延层结构更稳定的生成。
3、本发明中，通过根据反应罩建立若干个探测点，可以对衬底反应时的温度进行多方位的监测，通过对若干个探测点以及载片台进行温度监测并计算分析，获取到衬底反应时的温度系数，通过对温度系数进行评估生成不同的调控指令，基于不同的调控指令对载片台的位置以及加热器的运行进行调控，使得衬底的反应处于最佳的环境，可以有效提高半极性氮化镓外延层结构的成品质量。
附图说明
图1为本发明半极性氮化镓外延层结构制造系统的内部结构图。
图2为本发明半极性氮化镓外延层结构制造方法的流程框图。
图中：100、双气流反应本体；101、出气座；102、进气座；200、支撑顶座；201、液压缸；202、隔离板；203、第一输送管；204、伸缩管；300、支撑底座；301、支撑外柱；302、支撑内柱；3021、电动气缸；303、加热器；304、载片台；305、第二输送管；306、抽气管；400、反应罩。
具体实施方式
参照图1－图2所示，本发明为半极性氮化镓外延层结构制造系统，包括柱状的双气流反应本体100，其中，双气流反应本体100基于现有的MOCVD设备进行改进，用于提高MOCVD设备的反应效果和安全性，在MOCVD沉积体系中，影响成品质量的重要因素是反应器内部复杂的气体流动和传热问题，在沉积过程中，压力差、浓度梯度和温度梯度使得反应器中气体分子通过定向流通、对流和扩散，实现气态反应物或生成物的转移，对基体沉积速度以及沉积机理和沉积效果均有显著的影响；
双气流反应本体100的两侧对称安装有出气座101和进气座102，出气座101位于进气座102的下方，双气流反应本体100的后端开设有密封板，密封板用于将双气流反应本体100与外界进行贯通或者隔离，便于将衬底放置和取出，双气流反应本体100的内部设置有支撑顶座200、反应腔和支撑底座300，反应腔位于支撑顶座200和支撑底座300之间，支撑顶座200位于支撑底座300的上方，支撑顶座200内部的中间位置固定安装有液压缸201，液压缸201的下端连接有液压柱，液压柱的下端固定安装有反应罩400；
其中，呈碗状的反应罩400位于反应腔内，反应罩400通过液压缸201和液压柱进行上下移动，实现与支撑底座300的上端进行分离和抵接，以便反应罩400内更快速的进行反应以及将反应气体释放，现有方案中直接将反应气体输送至反应腔中进行反应，只是通过单一的输送管从正上方输送反应气体，并且不能对载片台304的位置进行上下调整来适应不同的温度层，进而导致反应腔内的成品效果差，呈碗状的反应罩400不仅缩小了反应的体积，便于反应气体快速进行反应，而且还能有效防止有毒气体泄露，提高了反应的安全性，反应气体可以为TMG、NH3和H2；
支撑顶座200的下端固定安装有隔离板202，隔离板202的内部对称安装有第一输送管203，第一输送管203与反应罩400之间连接有倾斜状的伸缩管204，伸缩管204上安装有第一控制阀；
需要注意的是，设置的倾斜状的两根伸缩管204可以使得大流量的反应气体从不同的方向更全面的输送至载片台304的上表面，并且可以实现跟随反应罩400进行上下移动，提高了反应气体的输送效果和反应效果；
支撑底座300的中间位置固定安装有支撑外柱301，支撑外柱301起到限位和隔离的效果，支撑外柱301的内部固定安装有支撑内柱302，支撑内柱302起到支撑的作用，支撑内柱302的上端固定安装有电动气缸3021，电动气缸3021的上端滑动连接有驱动柱，驱动柱的上端固定安装有柱状的载片台304，载片台304与驱动柱之间设置有加热器303，加热器303上设置有电阻丝，载片台304的上端设置有衬底，衬底在反应罩400内生成半极性氮化镓外延层结构；
其中，电动气缸3021配合驱动柱可以使得载片台304进行上下移动，不仅可以调整载片台304与两根伸缩管204输送的反应气体的接触面积，而且可以使得载片台304处于合适的温度层，以便载片台304上的衬底更有效稳定的反应；相比于现有方案中衬底和载片台304不能调节容易受反应气体和温度的影响导致反应效果不佳的缺陷，本实施例中衬底和载片台304的调节可以动态适应反应气体和温度的变化来提高反应的效果，其中，因为两根伸缩管204输送的反应气体的位置固定，因此只对衬底和载片台304的位置进行上下调节，来适应伸缩管204输送的反应气体的接触面以及适宜的温度；
需要注意的是，MOCVD系统中的气体处理系统的功能是向反应腔中输送各种反应剂，并精确控制其浓度、送入的时间和顺序以及流过反应室的总气体流速等等，以便生长特定成分与结构的外延层；反应腔一般由石英管和石墨基座组成，反应腔中避免出现离壁射流和湍流，保证只存在层流，从而实现在反应腔内的气体和温度的均匀分布，有利于大面积均匀生长；
支撑底座300的内部安装有第二输送管305和抽气管306，第二输送管305和抽气管306分别位于支撑外柱301的两侧，第二输送管305上安装有第二控制阀，抽气管306上安装有第三控制阀，抽气管306与真空泵相连接；液压柱下端的中间位置安装有红外温度传感器和位移传感器，红外温度传感器用于获取反应罩400内若干个探测点的温度；
其中，第二输送管305用于向反应罩400内输送辅助气体，辅助气体可以为N2和H2，可以改变载片台304侧边输送的反应气体的方向，使得反应罩400内的反应气体混合的更均匀，温度也分布的更均匀，同时，高的N2气流有利于提高N的渗入。
应用于半极性氮化镓外延层结构制造系统的方法，具体的步骤包括：
将衬底放置在载片台304上，通过液压缸201驱动液压柱向下移动，通过液压柱的移动带动反应罩400移动，直至反应罩400与载片台304的上端相抵接，反应罩400向下移动时对若干个伸缩管204产生一个向下的拉力进而使得伸缩管204拉伸；
通过进气座102向反应腔内输送防护气体，使得防护气体充满反应腔，防护气体可以为N2，防护气体可以起到冷却和保护的作用，使得反应罩400中的流场和温度场保持均匀，并且可以对泄露的有毒气体进行隔离防护，避免直接泄露至外界，打开第三控制阀并通过抽气管306将反应罩400内抽气成真空状，然后关闭第三控制阀使得抽气管306处于封闭状态；
通过两根第一输送管203同时输送反应气体，打开第一控制阀后反应气体通过若干个伸缩管204输送至反应罩400内；通过第二输送管305输送辅助气体，打开第二控制阀后辅助气体输送至反应罩400内；
对加热器303进行通电加热，加热器303产生的热量通过载片台304进行传导并对衬底进行加热，对反应罩400内的温度进行监测和分析，并通过电动气缸3021和驱动柱控制载片台304进行上下移动以及对加热器303的运行进行调控；
其中，对反应罩400内的温度进行监测和分析时，根据反应罩400建立若干个探测点，获取载片台304的前顶点、后顶点、左顶点、右顶点和中点，根据预设的监测距离在水平方向对四个顶点进行距离拓展，得到前拓展点、后拓展点、左拓展点和右拓展点；其中，预设的监测距离可以为2cm；
对若干个探测点的温度进行数据采集，得到温度数据集；包括：
获取前顶点、后顶点、左顶点、右顶点和中点的温度并设定为前基准温度、后基准温度、左基准温度、右基准温度和中基准温度，将获取的各项实时温度按位置组合，得到第一温度数据；
获取前拓展点、后拓展点、左拓展点和右拓展点的温度并设定为前监测温度、后监测温度、左监测温度和右监测温度，将获取的各个温度按位置组合，得到第二温度数据，第一温度数据和第二温度数据构成温度数据集；其中，各个顶点和拓展点的温度通过红外温度传感器根据载片台304来获取；
对温度数据集进行处理和计算，得到温度系数，包括：
获取第一温度数据中监测的前基准温度、后基准温度、左基准温度、右基准温度和中基准温度并分别进行取值和标记，得到包含前基准温度QJWi、后基准温度HJWi、左基准温度ZJWi、右基准温度YJWi和中基准温度ZZWi的第一处理温度，i＝1，2，3，...，n；n为正整数；
获取第二温度数据中监测的前监测温度、后监测温度、左监测温度和右监测温度并分别进行取值和标记，得到包含前监测温度QCWi、后监测温度HCWi、左监测温度ZCWi和右监测温度YCWi的第二处理温度；
获取同时刻不同方向的温度差，分别对温度差进行取值和标记，得到包含前温差QWCi、后温差HWCi、左温差ZWCi和右温差YWCi的第三处理温度，得到第一处理温度、第二处理温度和第三处理温度构成温度处理集；
对温度处理集进行计算处理的具体步骤包括：
获取第一处理温度中不同位置的温度均值，对该温度均值进行取值并标记为WJCi；获取第三处理温度中的温度均值，对该温度均值进行取值并标记为WCHi；
对标记的各项数据进行归一化处理，通过公式WDX＝η×(a1×WJCi+a2×WCHi)计算获取温度系数WDX，a1和a2为不同的比例因子，a1取值可以为0.15，a2取值可以为0.85，η为温度误差因子，取值可以为0.628754，可以基于现有的实验大数据和软件模拟数据获取；
值得注意的是，温度系数为加热器303和载片台304的调整提供了依据，该依据基于a1和a2不同的比例权重实现，WJCi反应了载片台304上衬底反应的温度情况，WCHi反应了载片台304周围的温度情况，基于温度系数的整数部分和小数部分来进行评估是否需要进行调整，来提高半极性氮化镓外延层结构制造的良品率；
对温度系数进行评估，得到包含第一调控指令、第二调控指令和维持指令以及恒温指令、升温指令和降温指令的温度分析集；包括：
获取温度系数的整数部分和小数部分并分别标记为M和N，对M和N进行分析，若P≤M≤e＊P，则表示载片台304周围的环境温度属于标准温度范围并生成维持指令；若M＜P，则表示载片台304周围的环境温度高于标准温度范围并生成第一调控指令；若M＞e＊P，则表示载片台304周围的环境温度低于标准温度范围并生成第二调控指令；
若K≤N≤K+f，则表示加热器303的运行功率正常、产生的热量正常并生成恒温指令；若N＜K，则表示加热器303的运行功率低、产生的热量过少并生成升温指令；若N＞K+f，则表示加热器303的运行功率高、产生的热量过多并生成降温指令；P和e均为预设的正整数，K和f均为预设的小数；本实施例中，P可以取值为4，e可以取值为2，K可以取值为0.4，f可以取值为0.3；
第一调控指令、第二调控指令和维持指令以及恒温指令、升温指令和降温指令构成温度分析集；其中，第一调控指令表示载片台304相比于支撑底座300的位置过低需要升高，此时衬底距离伸缩管204输送的反应气体的距离较远，会影响到载片台304周围的温度，第二调控指令表示载片台304相比于支撑底座300的位置过高需要降低，此时衬底距离伸缩管204输送的反应气体的距离较近，同样会影响到载片台304周围的温度；
根据温度分析集中不同的指令对载片台304的位置进行调控以及升降温操作，包括：
对温度分析集进行分析，根据第一调控指令控制载片台304上移，根据第二调控指令控制载片台304下移，根据维持指令控制载片台304位置不动；
其中，载片台304上移和下移的距离相同，均可以为0.5cm，载片台304上移和下移的距离通过位移传感器进行监测实现，上移和下移后继续对新的温度系数进行分析，直至生成维持指令并控制载片台304位置不动；
根据恒温指令控制加热器303保持恒温；
根据升温指令控制加热器303增加运行功率，直至生成恒温指令并控制加热器303保持恒温；
根据降温指令控制加热器303降低运行功率，直至生成恒温指令并控制加热器303保持恒温。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.半极性氮化镓外延层结构制造系统，包括双气流反应本体(100)，所述双气流反应本体(100)的内部设置有支撑顶座(200)、反应腔和支撑底座(300)，反应腔位于支撑顶座(200)和支撑底座(300)之间，所述支撑顶座(200)位于支撑底座(300)的上方，其特征在于，支撑顶座(200)内部的中间位置固定安装有液压缸(201)，液压缸(201)的下端连接有液压柱，液压柱的下端固定安装有呈碗状的反应罩(400)；
所述支撑顶座(200)的下端固定安装有隔离板(202)，所述隔离板(202)的内部对称安装有第一输送管(203)，所述第一输送管(203)与反应罩(400)之间连接有倾斜状的伸缩管(204)；
所述支撑底座(300)的中间位置固定安装有支撑外柱(301)，所述支撑外柱(301)的内部固定安装有支撑内柱(302)，所述支撑内柱(302)的上端固定安装有电动气缸(3021)。
2.根据权利要求1所述的半极性氮化镓外延层结构制造系统，其特征在于，所述支撑底座(300)的内部安装有第二输送管(305)和抽气管(306)，所述第二输送管(305)和抽气管(306)分别位于支撑外柱(301)的两侧。
3.根据权利要求2所述的半极性氮化镓外延层结构制造系统，其特征在于，所述电动气缸(3021)的上端滑动连接有驱动柱，驱动柱的上端固定安装有柱状的载片台(304)，所述载片台(304)与驱动柱之间设置有加热器(303)，所述载片台(304)的上端设置有衬底。
4.根据权利要求3所述的半极性氮化镓外延层结构制造系统，其特征在于，所述伸缩管(204)上安装有第一控制阀，所述第二输送管(305)上安装有第二控制阀，所述抽气管(306)上安装有第三控制阀，抽气管(306)与真空泵相连接；液压柱下端的中间位置安装有红外温度传感器和位移传感器。
5.根据权利要求4所述的半极性氮化镓外延层结构制造系统，其特征在于，所述双气流反应本体(100)的两侧对称安装有出气座(101)和进气座(102)，所述出气座(101)位于进气座(102)的下方，所述双气流反应本体(100)的后端开设有用于将气流反应本体(100)与外界进行贯通或者隔离的密封板。
6.应用于权利要求5所述的半极性氮化镓外延层结构制造系统的方法，其特征在于，包括：
根据反应罩(400)建立若干个探测点，对若干个探测点的温度进行数据采集，得到包含第一温度数据和第二温度数据的温度数据集；
对温度数据集进行处理和计算，得到温度系数，对温度系数进行评估，得到包含第一调控指令、第二调控指令和维持指令以及恒温指令、升温指令和降温指令的温度分析集；
根据温度分析集中不同的指令对载片台(304)的位置进行调控以及升降温操作。
7.根据权利要求6所述的半极性氮化镓外延层结构制造系统的方法，其特征在于，建立若干个探测点的具体步骤包括：
获取载片台(304)的前顶点、后顶点、左顶点、右顶点和中点，根据预设的监测距离在水平方向对四个顶点进行距离拓展，得到前拓展点、后拓展点、左拓展点和右拓展点。
8.根据权利要求6所述的半极性氮化镓外延层结构制造系统的方法，其特征在于，获取温度系数的具体步骤包括：
对若干个探测点进行温度采集并取值和标记，通过公式WDX＝η×(a1×WJCi+a2×WCHi)计算获取温度系数WDX，WJCi为载片台(304)上不同顶点的温度均值，WCHi为不同拓展点与顶点之间温度差的均值，a1和a2为不同的比例因子，取值范围均为(0，5)，η为温度误差因子，取值范围为(0，3)。
9.根据权利要求6所述的半极性氮化镓外延层结构制造系统的方法，其特征在于，对温度系数进行评估的具体步骤包括：
获取温度系数的整数部分和小数部分并分别标记为M和N，对M和N进行分析，若P≤M≤e＊P，则生成维持指令；若M＜P，则生成第一调控指令；若M＞e＊P，则生成第二调控指令；
若K≤N≤K+f，则生成恒温指令；若N＜K，则生成升温指令；若N＞K+f，则生成降温指令；P和e均为预设的正整数，K和f均为预设的小数。
10.根据权利要求6所述的半极性氮化镓外延层结构制造系统的方法，其特征在于，进行调控以及升降温操作的具体步骤包括：
对温度分析集进行分析，根据第一调控指令和第二调控指令控制载片台(304)上移和下移，根据维持指令控制载片台(304)位置不动；根据恒温指令控制加热器(303)保持恒温，根据升温指令和降温指令控制加热器(303)增加和降低运行功率。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111630327.3A CN114318543A (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 半极性氮化镓外延层结构制造系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111630327.3A CN114318543A (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 半极性氮化镓外延层结构制造系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114318543A true CN114318543A (zh) | 2022-04-12 |
Family
ID=81014234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111630327.3A Pending CN114318543A (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 半极性氮化镓外延层结构制造系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114318543A (zh) |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4926793A (en) * | 1986-12-15 | 1990-05-22 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of forming thin film and apparatus therefor |
| JPH03131542A (ja) * | 1989-10-18 | 1991-06-05 | Toshiba Mach Co Ltd | 気相成長装置 |
| US5928427A (en) * | 1994-12-16 | 1999-07-27 | Hwang; Chul-Ju | Apparatus for low pressure chemical vapor deposition |
| JP2001039794A (ja) * | 1999-07-23 | 2001-02-13 | Super Silicon Kenkyusho:Kk | エピタキシャル成長炉 |
| WO2002069376A1 (en) * | 2001-02-27 | 2002-09-06 | Cbl Technologies | Hybrid deposition system & methods |
| US20030124820A1 (en) * | 2001-04-12 | 2003-07-03 | Johnsgard Kristian E. | Systems and methods for epitaxially depositing films on a semiconductor substrate |
| US20070134413A1 (en) * | 2003-10-06 | 2007-06-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Vapor deposition method and vapor deposition apparatus |
| WO2008067537A2 (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | University Of South Carolina | Method and apparatus for growth of iii-nitride semiconductor epitaxial layers |
| JP2010045195A (ja) * | 2008-08-13 | 2010-02-25 | Covalent Materials Corp | 熱処理装置 |
| US20100143579A1 (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-10 | Sumco Techxiv Corporation | Method and apparatus for manufacturing epitaxial silicon wafer |
| CN102121098A (zh) * | 2010-01-08 | 2011-07-13 | 复旦大学 | 一种外加热方式的金属有机化学气相沉积系统反应腔 |
| CN102127749A (zh) * | 2010-01-15 | 2011-07-20 | 复旦大学 | Mocvd反应器 |
| US20120291696A1 (en) * | 2011-05-21 | 2012-11-22 | Andrew Peter Clarke | Method and apparatus for crystal growth using a membrane-assisted semi-closed reactor |
| JP2013251442A (ja) * | 2012-06-01 | 2013-12-12 | Sharp Corp | 気相成長装置および窒化物半導体発光素子の製造方法 |
| CN208218962U (zh) * | 2018-05-31 | 2018-12-11 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 一种mocvd反应器 |
| CN113638049A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-11-12 | 无锡吴越半导体有限公司 | 一种用于气相外延反应腔结构的升降控温机构 |
-
2021
- 2021-12-28 CN CN202111630327.3A patent/CN114318543A/zh active Pending
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4926793A (en) * | 1986-12-15 | 1990-05-22 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of forming thin film and apparatus therefor |
| JPH03131542A (ja) * | 1989-10-18 | 1991-06-05 | Toshiba Mach Co Ltd | 気相成長装置 |
| US5928427A (en) * | 1994-12-16 | 1999-07-27 | Hwang; Chul-Ju | Apparatus for low pressure chemical vapor deposition |
| JP2001039794A (ja) * | 1999-07-23 | 2001-02-13 | Super Silicon Kenkyusho:Kk | エピタキシャル成長炉 |
| WO2002069376A1 (en) * | 2001-02-27 | 2002-09-06 | Cbl Technologies | Hybrid deposition system & methods |
| US20030124820A1 (en) * | 2001-04-12 | 2003-07-03 | Johnsgard Kristian E. | Systems and methods for epitaxially depositing films on a semiconductor substrate |
| US20070134413A1 (en) * | 2003-10-06 | 2007-06-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Vapor deposition method and vapor deposition apparatus |
| WO2008067537A2 (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | University Of South Carolina | Method and apparatus for growth of iii-nitride semiconductor epitaxial layers |
| JP2010045195A (ja) * | 2008-08-13 | 2010-02-25 | Covalent Materials Corp | 熱処理装置 |
| US20100143579A1 (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-10 | Sumco Techxiv Corporation | Method and apparatus for manufacturing epitaxial silicon wafer |
| CN102121098A (zh) * | 2010-01-08 | 2011-07-13 | 复旦大学 | 一种外加热方式的金属有机化学气相沉积系统反应腔 |
| CN102127749A (zh) * | 2010-01-15 | 2011-07-20 | 复旦大学 | Mocvd反应器 |
| US20120291696A1 (en) * | 2011-05-21 | 2012-11-22 | Andrew Peter Clarke | Method and apparatus for crystal growth using a membrane-assisted semi-closed reactor |
| JP2013251442A (ja) * | 2012-06-01 | 2013-12-12 | Sharp Corp | 気相成長装置および窒化物半導体発光素子の製造方法 |
| CN208218962U (zh) * | 2018-05-31 | 2018-12-11 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 一种mocvd反应器 |
| CN113638049A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-11-12 | 无锡吴越半导体有限公司 | 一种用于气相外延反应腔结构的升降控温机构 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 王文涛: "《金属有机物化学气相沉积反应腔建模与仿真》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 * |
| 郑有炓等: "《第三代半导体材料》", 31 December 2017, 中国铁道出版社 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107068539B (zh) | 降低碳化硅外延基平面位错密度的方法 | |
| CN111621851B (zh) | 碳化硅晶体的生长装置及生长方法 | |
| US7494545B2 (en) | Epitaxial deposition process and apparatus | |
| US7910494B2 (en) | Thermal processing furnace, gas delivery system therefor, and methods for delivering a process gas thereto | |
| TWI502630B (zh) | 熱處理裝置 | |
| KR101614275B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 | |
| US20100154711A1 (en) | Substrate processing apparatus | |
| JP2012195565A (ja) | 基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法 | |
| US20120260857A1 (en) | Heat treatment apparatus | |
| CN106676499B (zh) | 一种mocvd气体喷淋头预处理方法 | |
| US11479875B2 (en) | System for horizontal growth of high-quality semiconductor single crystals by physical vapor transport | |
| KR100985835B1 (ko) | 반도체장치의 제조방법, 막생성방법 및 기판처리장치 | |
| US20100282166A1 (en) | Heat treatment apparatus and method of heat treatment | |
| EP3854492B1 (en) | Apparatus for cleaning component of semiconductor production apparatus, method for cleaning component of semiconductor production apparatus, and system for cleaning component of semiconductor production apparatus | |
| CN114318543A (zh) | 半极性氮化镓外延层结构制造系统及方法 | |
| KR101731410B1 (ko) | 다결정 실리콘의 증착 방법 | |
| WO2011031672A2 (en) | Parallel system for epitaxial chemical vapor deposition | |
| US10378121B2 (en) | Crystal pulling system and method for inhibiting precipitate build-up in exhaust flow path | |
| JP2013197507A (ja) | 基板処理装置および基板処理方法ならびに半導体装置の製造方法 | |
| JP5125031B2 (ja) | 真空処理装置及び真空処理方法 | |
| CN108301038A (zh) | 一种单晶硅提拉炉和生长单晶硅的拉制方法 | |
| US20130000545A1 (en) | Device and method for producing bulk single crystals | |
| CN114182341A (zh) | 一种高纯度晶体生长系统及方法 | |
| CN103320852A (zh) | 用于外延沉积的反应腔 | |
| KR100499211B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220412 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |