[实用新型]一种气相外延设备进行材料生长的控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，涉及一种气相外延设备进行材料生长的控制系统，适用于目前HVPE(氢化物气相外延)系统中精确控制气相流量、温度、压力、运行时间、石墨盘转速和气动阀开关等。

背景技术

在多种GaN衬底生长技术中，HVPE(氢化物气相外延)以其高速率(可以达到800μm/h以上)生长、低成本、可大面积生长和均匀性好等显著优点，成为GaN衬底生长取得突破的首选，目前国内外绝大多数研究工作都集中于此。HVPE生长GaN衬底，通常是在蓝宝石或砷化镓等衬底上外延0.5～1mm的厚膜，然后通过激光剥离、研磨或蚀刻等方式将衬底移除，将获得的GaN抛光形成自支撑GaN衬底。

现有的气相外延设备具有一石英外延生长室、金属源装置器、MFC(质量流量计)、气动阀、生长加热器装置、压力传感压力控制器和衬底旋转装置。具体表现为：每个气动阀逐个控制，温区加热器逐个设定温度值，简单压力控制，材料生长控制方法机械简单的一步接一步按顺序控制下去，不能实现其它的操作。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型目的在于提供一种气相外延设备材料生长控制系统，本实用新型在温控系统上增加衬底温度传感器，为避免副产物在石英外延室的沉积阻挡热辐射，造成降低了中间衬底温度的影响，设置多个温区加热器进行动态补偿衬底温度。在气动阀控制方面取消逐个控制，设置联动自动控制开关，根据各路源气的设定值，联动打开气动阀和设定MFC。在压力控制方面，增加限制蝶阀角度控制，控制范围在大于5°小于40°之间，达到压力平稳控制和保证气体一直往下流。在材料生长控制方面，除了能实现自动运行菜单外，创造实行跳步生长、无缝更新菜单和中途指定步生长等控制。本系统可以控制气相外延设备，以供生产和科研机构使用。

本实用新型适用范围：适用于安装有气体流量计、压力控制器、加热器、转动盘等的气相外延生长设备。

本实用新型采用的技术方案：

一种气相外延设备进行材料生长的控制系统，其特征在于包括一工控机和一可编程控制器，所述工控机通过工业通信总线分别与气相外延设备的可编程控制器、气体流量计、和/或压力控制器、和/或加热器、和/或转动盘连接。

进一步的，所述工控机通过工业通信总线网络结构分别与气相外延设备的可编程控制器、气体流量计、和/或压力控制器、和/或加热器、和/或转动盘连接。

进一步的，在所述气相外延设备的材料生长衬底上设置若干温度传感器；所述温度传感器分别通过数据线与所述工控机连接。

进一步的，在所述气相外延生长室中设置上、下辅助温区加热器和一主温区加热器；所述上、下辅助温区加热器以及所述主温区加热器分别经温度控制器在工业通信总线上与所述工控机连接。

进一步的，所述气体流量计包括一两级联动气动阀开关，其中，第一级气动阀和第二级气动阀安装在同一多接口板卡上，第一级气动阀和第二级气动阀根据逻辑关系和所述工控机中设定的时间间隔进行自动开启和关闭；所述多接口板卡通过数据线与所述工控机连接、或所述多接口板卡通过安装在所述工控机主板上与所述工控机连接。

进一步的，所述压力控制器的蝶阀压力角度变化范围值设定为大于5°小于40°。

进一步的，所述工控机数据库内保存编写好的材料生长控制表单；所述可编程控制器寄存器中固化有材料生长安全状态表单。