[发明专利]压力平衡装置

说明书

本发明公开了一种压力平衡装置，包括：主路管道，包括第一进气口和第一出气口，第一出气口与反应腔连通；废气管道，包括第二进气口和第二出气口；至少一个反应气体管道，每个反应气体管道包括第三进气口和第三出气口，第三出气口分别与第一支路和第二支路连接，第一支路和主路管道连接，第一支路内设置有主路阀，第二支路和废气管道连接，第二支路内设置有旁通阀；压力传感器，设置在主路管道内，用于检测主路管道内的压力；压力控制器，与压力传感器连接，设置在废气管道内，用于控制废气管道内的压力以使得废气管道内的压力与主路管道内的压力始终保持平衡。本发明的压力平衡装置能够保持主路管道和废气管道的压力始终平衡。

技术领域

本发明涉及化学气相沉积(CVD)设备技术领域，尤其涉及一种用于CVD设备的压力平衡装置。

背景技术

第三代化合物半导体材料如GaN、SiC等的生长主要采用CVD设备，反应原理是反应气体流经被加热到反应温度的基片(即衬底)表面，发生化学生成单晶薄膜。反应气体的种类较多，进入反应腔时是以一定的时间顺序进入的，不同的外延层对应了不同类型的反应气体。外延单晶材料的一个重要的指标就是界面的陡峭度，也可以理解成每层材料的纯度，每层界面越陡峭越好。这就要求每种气体的纯度需要达到7N甚至9N，同时生长过程中对每种气体的开启和关闭必须做到独立而又平稳，不允许通一种气体时有另外的残余气体顺带通入。

在现实应用中，基本上都是用组合阀门进气的方式，反应气体被送入反应腔之前先通过旁通阀通入废气管道，其目的是让反应气体的浓度、温度、压力有一个稳定过程，在需要用到的时候开启主路阀同时关闭旁通阀，将气体切入反应腔。由于反应气体的量比较小，通过气路到达反应腔的时间较长，所以主路管道进气口需要有一定量的吹扫气体将反应气体快速送达反应腔。由于主路管道和废气管道通入的气体流量、管道大小等都存在差异，导致两管道内部存在压力差，气体切换的时候有交叉污染的风险，尤其是当废气管道压力大于主路管道的压力时，废气管道内的其他气体在切换的一瞬间可能会进入主路管道，造成生长的材料质量下降甚至报废。只有主路管道和废气管道压力相等时，被切换的气体才会在等压的条件下平稳地从废气管道切换至主路管道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压力平衡装置，能够保持主路管道和废气管道的压力始终平衡。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种压力平衡装置，包括：

主路管道，包括第一进气口和第一出气口，所述第一出气口与反应腔连通；

废气管道，包括第二进气口和第二出气口；

至少一个反应气体管道，每个所述反应气体管道包括第三进气口和第三出气口，所述第三出气口分别与第一支路和第二支路连接，所述第一支路和所述主路管道连接，所述第一支路内设置有主路阀，所述第二支路和所述废气管道连接，所述第二支路内设置有旁通阀；

压力传感器，设置在所述主路管道内，用于检测所述主路管道内的压力；

压力控制器，与所述压力传感器连接，设置在所述废气管道内，用于控制所述废气管道内的压力以使得所述废气管道内的压力与所述主路管道内的压力始终保持平衡。

在本发明的一具体实施例中，所述压力传感器设置在所述反应气体管道的上游。

在本发明的一具体实施例中，所述压力控制器设置在所述废气管道内靠近所述第二出气口的一端，且位于所述反应气体管道的下游。

在本发明的一具体实施例中，所述主路管道内设置有第一气体流量计，所述第一气体流量计用于控制所述主路管道内的气体流量。

在本发明的一具体实施例中，所述第一气体流量计设置在所述主路管道内靠近所述第一进气口的一端，且位于所述压力传感器的上游。

在本发明的一具体实施例中，所述废气管道内设置有第二气体流量计，所述第二气体流量计用于控制所述废气管道内的气体流量。