专利名称：垂直梯度凝固技术生长单晶系统中自动压力稳定系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体技术领域，特别指采用VGF技术生长具有挥发性组元的晶 体时，炉体内压力控制系统。
背景技术：
垂直梯度凝固(VGF)技术已成为生长大直径、低位错单晶的主流技术之一，其最 大的优点就是能够在较小的温度梯度条件下生长质量较高的单晶。使用VGF技术生长具有 挥发性组元的单晶时(如GaAs等)，需控制炉体内的压强，保证晶体在化学计量比条件下生 长，以提高单晶成晶率，并得到高质量的单晶。通常国内采用手动充放气的手段对炉体内压 力进行控制。这种方法简单，易于操作。但是却不利于炉体内压力的精确控制，误差较大， 对单晶的质量具有一定的影响，且不能满足自动化生产的要求。发明目的本实用新型的目的是提供一种垂直梯度凝固技术生长单晶系统中自动压力稳定 系统，该系统对炉内的压力进行精确控制，从而提高单晶成晶率，降低晶体中的缺陷，便于 系统的自动化管理。为达到上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案VGF技术生长单晶系统中的自动压力稳定系统，它包括一套PLC控制系统，一个 质量流量控制器，一个充气气瓶，炉体上进气口处连接质量流量控制器，用于控制进入炉内 的气体流量；放气口处安装可控电动阀，用于控制放气口的闭合，同时质量流量控制器和可 控电动阀分别与PLC控制系统上的两个PID表相连接，进气口末端与充气气瓶连接，放气口 末端与废气回收装置相连。所述的质量流量控制器包括质量流量计，进气过滤器，流量调节阀。放气口处安装可控电动阀回路上还连接有放气过滤器。当炉内压力低于设定值时，PLC控制台反馈信息给PID表1，由质量流量控制器打 开进气口气阀，气瓶内气体压力大于炉内，开始给炉内充气。可以在PID表1上设定程序，炉 内气体压力值接近设定值时，调控质量流量控制器，减缓气体进入流量，达到精确控制的目 的。当炉内气压达到设定值时，质量流量控制器在PID表1的调控下关闭进气口气阀。当 炉内气体压力大于设定值时，此时PLC控制柜反馈信息给PID表2，打开放气口的可控电动 阀，此时炉体开始放气。随着炉内压力值不断减小，PID表2控制可控电动阀逐渐闭合，直 至炉内压力达到预定值。本实用新型的优点是与背景技术相比，自动稳压系统采用PLC控制，整套系统能 够实现完全自动化，为生产管理带来了极大的便利，能够提高生产效率。另外采用这个系 统，能够提高炉内压力控制的精确性，提高单晶的成晶率和成晶质量。
图1 :VGF技术生长单晶系统中的自动稳压系统原理示意图[0012]图2:信号传输控制图图1、图2中，1为炉体，2为质量流量控制器，3为气瓶，4为PLC控制台，4-1为PID表1，4-2为PID表II，5为废气回收装置，6为可控电动阀。2_1为质量流量计，2_2为进气 过滤器，2-3为流量调节阀，5-1为放气过滤器。图1、图2中，质量流量计的型号可采用北京七星华创电子D07，PLC控制柜采用松 下FP2-C1，表1(岛电FP93)，表11(岛电FP93)，可控电动阀可采用ATIDA F05/14，压力传 感器可采用铭动MD-G。
具体实施方式
如图2所示。PLC采用松下的FP2-C1型，PID表位日本岛电FP93，质量流量控制 器为北京七星华创电子的D07系列，可控电动阀型号为上海真空阀门制造有限公司ATlDA F05/14，气瓶内充满氩气。在质量流量控制器和可控电动阀前安装过滤器，可以起到保护防 堵的作用，废气处理器对排出气体起净化作用。设定炉内气压稳定值为5个大气压，(1)当 炉内压力小于5个大气压时，压力表反馈压力信号给PLC，PLC接收到压力信号，传递控制 信号给PID表1，对质量流量控制器进行调节，打开进气阀，氩气由进气管道充入炉内，此时 炉内压力不断上升，且通过压力表不断反馈信号给PLC，PLC发送控制信号给PID表1，调节 质量流量控制器，不断减少充气流量，直至炉内气压达到设定值时，气流量为零，气阀关闭； (2)当炉内压力大于预先设定值，PID表2调节可控电动阀，打开放气阀，炉内气体有放气管 道经由废气处理器排出，随着气压的不断减少，气阀逐渐关闭，直至达到设定值。
权利要求一种垂直梯度凝固技术生长单晶系统中自动压力稳定系统，其特征在于它包括一套PLC控制系统，一个质量流量控制器，一个充气气瓶，炉体上进气口处连接质量流量控制器，用于控制进入炉内的气体流量；放气口处安装可控电动阀，用于控制放气口的闭合，同时质量流量控制器和可控电动阀分别与PLC控制系统上的两个PID表相连接，进气口末端与充气气瓶连接，放气口末端与废气回收装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种垂直梯度凝固技术生长单晶系统中自动压力稳定系统， 其特征在于所述的质量流量控制器包括质量流量计，进气过滤器，流量调节阀。
3.根据权利要求1所述的一种垂直梯度凝固技术生长单晶系统中自动压力稳定系统， 其特征在于放气口处安装可控电动阀回路上还连接有放气过滤器。
专利摘要一种垂直梯度凝固技术生长单晶系统中自动压力稳定系统，它包括一套PLC控制系统，一个质量流量控制器，一个充气气瓶，炉体上进气口处连接质量流量控制器，用于控制进入炉内的气体流量；放气口处安装可控电动阀，用于控制放气口的闭合，同时质量流量控制器和可控电动阀分别与PLC控制系统上的两个PID表相连接，进气口末端与充气气瓶连接，放气口末端与废气回收装置相连。本实用新型的优点是与背景技术相比，自动稳压系统采用PLC控制，整套系统能够实现完全自动化，为生产管理带来了极大的便利，能够提高生产效率。另外采用这个系统，能够提高炉内压力控制的精确性，提高单晶的成晶率和成晶质量。
文档编号C30B11/00GK201588006SQ20092035018
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者屠海令, 张峰燚, 杨海, 涂凡, 苏小平, 黎建明 申请人:北京有色金属研究总院;北京国晶辉红外光学科技有限公司