專利名稱：垂直梯度凝固技術(shù)生長(zhǎng)單晶系統(tǒng)中自動(dòng)壓力穩(wěn)定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別指采用VGF技術(shù)生長(zhǎng)具有揮發(fā)性組元的晶 體時(shí)，爐體內(nèi)壓力控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
垂直梯度凝固(VGF)技術(shù)已成為生長(zhǎng)大直徑、低位錯(cuò)單晶的主流技術(shù)之一，其最 大的優(yōu)點(diǎn)就是能夠在較小的溫度梯度條件下生長(zhǎng)質(zhì)量較高的單晶。使用VGF技術(shù)生長(zhǎng)具有 揮發(fā)性組元的單晶時(shí)(如GaAs等)，需控制爐體內(nèi)的壓強(qiáng)，保證晶體在化學(xué)計(jì)量比條件下生 長(zhǎng)，以提高單晶成晶率，并得到高質(zhì)量的單晶。通常國(guó)內(nèi)采用手動(dòng)充放氣的手段對(duì)爐體內(nèi)壓 力進(jìn)行控制。這種方法簡(jiǎn)單，易于操作。但是卻不利于爐體內(nèi)壓力的精確控制，誤差較大， 對(duì)單晶的質(zhì)量具有一定的影響，且不能滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的要求。發(fā)明目的本實(shí)用新型的目的是提供一種垂直梯度凝固技術(shù)生長(zhǎng)單晶系統(tǒng)中自動(dòng)壓力穩(wěn)定 系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)爐內(nèi)的壓力進(jìn)行精確控制，從而提高單晶成晶率，降低晶體中的缺陷，便于 系統(tǒng)的自動(dòng)化管理。為達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案VGF技術(shù)生長(zhǎng)單晶系統(tǒng)中的自動(dòng)壓力穩(wěn)定系統(tǒng)，它包括一套PLC控制系統(tǒng)，一個(gè) 質(zhì)量流量控制器，一個(gè)充氣氣瓶，爐體上進(jìn)氣口處連接質(zhì)量流量控制器，用于控制進(jìn)入爐內(nèi) 的氣體流量；放氣口處安裝可控電動(dòng)閥，用于控制放氣口的閉合，同時(shí)質(zhì)量流量控制器和可 控電動(dòng)閥分別與PLC控制系統(tǒng)上的兩個(gè)PID表相連接，進(jìn)氣口末端與充氣氣瓶連接，放氣口 末端與廢氣回收裝置相連。所述的質(zhì)量流量控制器包括質(zhì)量流量計(jì)，進(jìn)氣過(guò)濾器，流量調(diào)節(jié)閥。放氣口處安裝可控電動(dòng)閥回路上還連接有放氣過(guò)濾器。當(dāng)爐內(nèi)壓力低于設(shè)定值時(shí)，PLC控制臺(tái)反饋信息給PID表1，由質(zhì)量流量控制器打 開進(jìn)氣口氣閥，氣瓶?jī)?nèi)氣體壓力大于爐內(nèi)，開始給爐內(nèi)充氣?？梢栽赑ID表1上設(shè)定程序，爐 內(nèi)氣體壓力值接近設(shè)定值時(shí)，調(diào)控質(zhì)量流量控制器，減緩氣體進(jìn)入流量，達(dá)到精確控制的目 的。當(dāng)爐內(nèi)氣壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，質(zhì)量流量控制器在PID表1的調(diào)控下關(guān)閉進(jìn)氣口氣閥。當(dāng) 爐內(nèi)氣體壓力大于設(shè)定值時(shí)，此時(shí)PLC控制柜反饋信息給PID表2，打開放氣口的可控電動(dòng) 閥，此時(shí)爐體開始放氣。隨著爐內(nèi)壓力值不斷減小，PID表2控制可控電動(dòng)閥逐漸閉合，直 至爐內(nèi)壓力達(dá)到預(yù)定值。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是與背景技術(shù)相比，自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)采用PLC控制，整套系統(tǒng)能 夠?qū)崿F(xiàn)完全自動(dòng)化，為生產(chǎn)管理帶來(lái)了極大的便利，能夠提高生產(chǎn)效率。另外采用這個(gè)系 統(tǒng)，能夠提高爐內(nèi)壓力控制的精確性，提高單晶的成晶率和成晶質(zhì)量。

圖1 :VGF技術(shù)生長(zhǎng)單晶系統(tǒng)中的自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)原理示意圖[0012]圖2:信號(hào)傳輸控制圖圖1、圖2中，1為爐體，2為質(zhì)量流量控制器，3為氣瓶，4為PLC控制臺(tái)，4-1為PID表1，4-2為PID表II，5為廢氣回收裝置，6為可控電動(dòng)閥。2_1為質(zhì)量流量計(jì)，2_2為進(jìn)氣 過(guò)濾器，2-3為流量調(diào)節(jié)閥，5-1為放氣過(guò)濾器。圖1、圖2中，質(zhì)量流量計(jì)的型號(hào)可采用北京七星華創(chuàng)電子D07，PLC控制柜采用松 下FP2-C1，表1(島電FP93)，表11(島電FP93)，可控電動(dòng)閥可采用ATIDA F05/14，壓力傳 感器可采用銘動(dòng)MD-G。
具體實(shí)施方式
如圖2所示。PLC采用松下的FP2-C1型，PID表位日本島電FP93，質(zhì)量流量控制 器為北京七星華創(chuàng)電子的D07系列，可控電動(dòng)閥型號(hào)為上海真空閥門制造有限公司ATlDA F05/14，氣瓶?jī)?nèi)充滿氬氣。在質(zhì)量流量控制器和可控電動(dòng)閥前安裝過(guò)濾器，可以起到保護(hù)防 堵的作用，廢氣處理器對(duì)排出氣體起凈化作用。設(shè)定爐內(nèi)氣壓穩(wěn)定值為5個(gè)大氣壓，(1)當(dāng) 爐內(nèi)壓力小于5個(gè)大氣壓時(shí)，壓力表反饋壓力信號(hào)給PLC，PLC接收到壓力信號(hào)，傳遞控制 信號(hào)給PID表1，對(duì)質(zhì)量流量控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)，打開進(jìn)氣閥，氬氣由進(jìn)氣管道充入爐內(nèi)，此時(shí) 爐內(nèi)壓力不斷上升，且通過(guò)壓力表不斷反饋信號(hào)給PLC，PLC發(fā)送控制信號(hào)給PID表1，調(diào)節(jié) 質(zhì)量流量控制器，不斷減少充氣流量，直至爐內(nèi)氣壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，氣流量為零，氣閥關(guān)閉； (2)當(dāng)爐內(nèi)壓力大于預(yù)先設(shè)定值，PID表2調(diào)節(jié)可控電動(dòng)閥，打開放氣閥，爐內(nèi)氣體有放氣管 道經(jīng)由廢氣處理器排出，隨著氣壓的不斷減少，氣閥逐漸關(guān)閉，直至達(dá)到設(shè)定值。
權(quán)利要求一種垂直梯度凝固技術(shù)生長(zhǎng)單晶系統(tǒng)中自動(dòng)壓力穩(wěn)定系統(tǒng)，其特征在于它包括一套PLC控制系統(tǒng)，一個(gè)質(zhì)量流量控制器，一個(gè)充氣氣瓶，爐體上進(jìn)氣口處連接質(zhì)量流量控制器，用于控制進(jìn)入爐內(nèi)的氣體流量；放氣口處安裝可控電動(dòng)閥，用于控制放氣口的閉合，同時(shí)質(zhì)量流量控制器和可控電動(dòng)閥分別與PLC控制系統(tǒng)上的兩個(gè)PID表相連接，進(jìn)氣口末端與充氣氣瓶連接，放氣口末端與廢氣回收裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直梯度凝固技術(shù)生長(zhǎng)單晶系統(tǒng)中自動(dòng)壓力穩(wěn)定系統(tǒng)， 其特征在于所述的質(zhì)量流量控制器包括質(zhì)量流量計(jì)，進(jìn)氣過(guò)濾器，流量調(diào)節(jié)閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直梯度凝固技術(shù)生長(zhǎng)單晶系統(tǒng)中自動(dòng)壓力穩(wěn)定系統(tǒng)， 其特征在于放氣口處安裝可控電動(dòng)閥回路上還連接有放氣過(guò)濾器。
專利摘要一種垂直梯度凝固技術(shù)生長(zhǎng)單晶系統(tǒng)中自動(dòng)壓力穩(wěn)定系統(tǒng)，它包括一套PLC控制系統(tǒng)，一個(gè)質(zhì)量流量控制器，一個(gè)充氣氣瓶，爐體上進(jìn)氣口處連接質(zhì)量流量控制器，用于控制進(jìn)入爐內(nèi)的氣體流量；放氣口處安裝可控電動(dòng)閥，用于控制放氣口的閉合，同時(shí)質(zhì)量流量控制器和可控電動(dòng)閥分別與PLC控制系統(tǒng)上的兩個(gè)PID表相連接，進(jìn)氣口末端與充氣氣瓶連接，放氣口末端與廢氣回收裝置相連。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是與背景技術(shù)相比，自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)采用PLC控制，整套系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)完全自動(dòng)化，為生產(chǎn)管理帶來(lái)了極大的便利，能夠提高生產(chǎn)效率。另外采用這個(gè)系統(tǒng)，能夠提高爐內(nèi)壓力控制的精確性，提高單晶的成晶率和成晶質(zhì)量。
文檔編號(hào)C30B11/00GK201588006SQ20092035018
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者屠海令, 張峰燚, 楊海, 涂凡, 蘇小平, 黎建明 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院;北京國(guó)晶輝紅外光學(xué)科技有限公司