CN202705569U - 碳化硅单晶生长炉的压力控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及半导体生产设备技术领域，公开了一种碳化硅单晶生长炉的压力控制系统，包括生长室、与生长室连通的充气链路、抽气链路和压力控制装置；所述充气链路包括两个充气阀及设于两个充气阀之间的流量计；所述抽气链路包括第一链路、第二链路；所述压力控制装置包括压力传感器、调节机械泵、变频器和控制器，所述调节机械泵通过调节抽气阀与所述生长室连通，所述变频器与调节机械泵连接，所述控制器与变频器及压力传感器连接，用于获取压力传感器的数值并控制变频器的转速。本实用新型能够有效、精确地控制生长炉的压力，为碳化硅单晶生长提供良好的压力环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体生产设备技术领域，特别涉及一种碳化硅单晶生长炉的压力控制系统。
背景技术
碳化硅单晶材料，作为宽带隙半导体材料，具有优异的物理特性和电学性能，特别适合于制造高温、高频、大功率、抗辐射、短波长发光及光电集成器件，因此被广泛应用于航空、航天、雷达、通讯等领域。目前，碳化硅单晶的生长一般采用物理气相传输工艺PVT。由于碳化硅单晶生长的最终目的是为了获取大尺寸、低缺陷的碳化硅单晶，随着碳化硅单晶的尺寸增大，适当的压力环境就变得尤为重要。
碳化硅单晶生长炉生长室中气相组分，热场的均一性，合适的生长速率，通入载气时同时排出等量的载气将直接影响系统的稳定性，晶体生长适合于在接近平衡的状态下进行。碳化硅单晶生长中，载气一般使用氩气，不同的排气速度对生长晶体的多型有很大的影响。在确定生长时的温度梯度后，影响碳化硅单晶生长最重要的因素就是控制压力，但是目前的碳化硅单晶生长炉中还没有比较稳定、控制精确的压力控制系统。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是：如何实现对碳化硅的单晶生长过程中各个工艺过程进行精确地压力控制。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种碳化硅单晶生长炉的压力控制系统，包括生长室、与生长室连通的充气链路、抽气链路和压力控制装置；所述充气链路包括两个充气阀及设于两个充气阀之间的流量计；所述抽气链路包括由第一抽气阀和第一机械泵组成的第一链路，以及由两个第二抽气阀及设于两个所述第二抽气阀之间的分子泵组成的第二链路；所述压力控制装置包括压力传感器、调节机械泵、变频器和控制器，所述压力传感器用于测量生长室内压力，所述调节机械泵通过调节抽气阀与所述生长室连通，所述变频器与调节机械泵连接，所述控制器与变频器及压力传感器连接，用于获取压力传感器的数值并控制变频器的转速。
优选地，所述充气链路具有两路，且分别与所述生长室连通。
优选地，所述第一链路与第二链路相连接。
优选地，所述控制器为PID控制电路。
优选地，所述控制器分别与所述充气阀、第一抽气阀以及第二抽气阀连接。
优选地，所述控制器包括存储器，所述存储器用于存储预设的压力值。
优选地，所述系统还包括与所述存储器连接的上位机。
(三)有益效果
上述技术方案具有如下优点：采用外加的压力控制装置，能够有效、精确地控制生长炉的压力，为碳化硅单晶生长提供良好的压力环境。其中，设有两条充气链路，使得该压力控制系统充气灵活性更强。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
其中，1生长室；2第一机械泵；3分子泵；4调节机械泵；5、6流量计；7第一抽气阀；8、9第二抽气阀；10调节抽气阀；11～14充气阀；15变频器；16控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1所示，本实用新型提供的一种碳化硅单晶生长炉的压力控制系统，其包括生长室1、与生长室1连通的充气链路、抽气链路、压力控制装置，各部件之间采用管道连接，所述充气链路包括两个充气阀11、12及设于两个充气阀中间的流量计5，所述抽气链路包括第一抽气阀7、第一机械泵2组成的第一链路，两个第二抽气阀8、9及设于两个第二抽气阀中间的分子泵3组成的第二链路，所述压力控制装置包括压力传感器(图中未示出)、调节机械泵4、变频器15、控制器16，所述压力传感器测量生长室内压力，其可以设置于第一链路或第二链路或压力控制系统的管道内的任意位置，以实际需要设置，调节机械泵4通过管道及一个调节抽气阀10连通于生长室1，变频器15连接于调节机械泵4。控制器16可以为PID(比例积分微分)控制电路，其连接变频器15及压力传感器，获取压力传感器数值并控制变频器15的转速。
上述结构的碳化硅单晶生长炉压力控制系统，当需要抽真空时，启动第一机械泵2，并打开第一抽气阀7，当压力传感器检测到生长室1内的压力达到0时；关闭第一抽气阀7、启动分子泵3，打开第二抽气阀8、9，进行二次抽真空，直到压力传感器检测到生长室1内的压力符合高真空要求时，关闭第二抽气阀8、9，分子泵3。在碳化硅单晶生长过程中，在加热后，打开充气阀11、12给生长室1充保护气氩气，并同时打开调节抽气阀10、调节机械泵4，控制器16根据压力传感器测得的压力值与控制器16内的预设压力值进行比较计算后，输出控制命令至变频器15控制变频器15的转速，变频器15控制调节机械泵4的工作，以此来调节生长室1内的压力。上述结构的碳化硅单晶生长炉压力控制系统采用外加的压力控制装置，能够有效、精确地控制生长炉的压力，为碳化硅单晶生长提供良好的压力环境。
上述的碳化硅单晶生长炉的压力控制系统，充气阀11、12的充气量主要是由人工方式进行调节，因此，进一步地，所述控制器16连接于充气阀11、12、流量计5，所述控制器16至少包括数据采集器、存储器、比较器、控制电路，所述数据采集器采集压力传感器或流量计5的数值，存储器存储有预设的压力值，比较器将采集的压力值与预设的压力值比较计算，控制电路根据比较器的计算结果控制充气阀11、12的开闭程度，控制电路包括一些常用的调节充气阀11、12的元件，例如驱动器、电动机、调节阀。这样就可以自动调节充气的流量，当然，可以将控制器16连接于充气链路及抽气链路中的阀并控制阀的开闭。
进一步地，所述存储器可以连接有一个设置预设压力值的可编程控制的上位机，上位机可以为PLC或PC。上位机还可以设置预设时间，使控制器16能够调节压力控制装置的增压或者降压的时间，保持压力环境平稳。
上述的碳化硅单晶生长炉压力控制系统，进一步地，还设有一条充气链路，充气阀13、14及设于两者之间的流量计6，与生长室1连通。使得该压力控制系统充气灵活性更强，可以根据需要两路充气。
上述的碳化硅单晶生长炉的压力控制系统，进一步地，所述高第二抽气阀8通过管道连接于第一链路，使得整个系统内更加稳定。
由以上实施例可以看出，本实用新型采用外加的压力控制装置，能够有效、精确地控制生长炉的压力，为碳化硅单晶生长提供良好的压力环境。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种碳化硅单晶生长炉的压力控制系统，其特征在于，包括生长室、与生长室连通的充气链路、抽气链路和压力控制装置；所述充气链路包括两个充气阀及设于两个充气阀之间的流量计；所述抽气链路包括由第一抽气阀和第一机械泵组成的第一链路，以及由两个第二抽气阀及设于两个所述第二抽气阀之间的分子泵组成的第二链路；所述压力控制装置包括压力传感器、调节机械泵、变频器和控制器，所述压力传感器用于测量生长室内压力，所述调节机械泵通过调节抽气阀与所述生长室连通，所述变频器与调节机械泵连接，所述控制器与变频器及压力传感器连接，用于获取压力传感器的数值并控制变频器的转速。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述充气链路具有两路，且分别与所述生长室连通。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第一链路与第二链路相连接。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器为PID控制电路。
5.根据权利要求1或4所述的系统，其特征在于，所述控制器分别与所述充气阀、第一抽气阀以及第二抽气阀连接。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制器包括存储器，所述存储器用于存储预设的压力值。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述存储器连接的上位机。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104941387A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-09-30 | 北京世纪金光半导体有限公司 | 一种用于单晶炉真空系统的气体过滤装置 |
| CN107523874A (zh) * | 2016-06-22 | 2017-12-29 | 江苏拜尔特光电设备有限公司 | 一种碳化硅单晶炉用压力控制系统 |
| CN109283886A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-01-29 | 合肥中科离子医学技术装备有限公司 | 一种基于plc的真空密封膜测试设备 |
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2012
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