[發明專利]一種全自動控制的液相外延設備及控制方法

無效

• 申請號: 201210142791.2
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102677162A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 邱鋒;胡淑紅;王奇偉;孫常鴻;呂英飛;郭建華;鄧惠勇;戴寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: C30B19/06
• 分類號: C30B19/06;C30B19/10
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

1.一種全自動控制的液相外延設備，包括排空系統、進氣系統、溫度控制系統、電機系統、程序控制系統（1）、置于襯底正下方連接溫度表（14）的熱電偶（15）、裝有襯底和具有多個母液槽的可滑動石墨舟（5）和石墨舟推桿（24）；其特征在于：

通過串RS2321×8擴展卡和多個繼電器（2）一起來控制進氣系統中的質量流量計（29），調節所需合適氣體流量；步進電機（18）控制透明黃金爐（17）采用滑軸在線性滑桿（19）上水平運動，石英管在黃金爐管的內部，且兩者共軸，溫度控制器（16）控制黃金爐（17）升降溫，制冷機（20）維持黃金爐局部恒溫；石英管和金屬底座的密封接觸由密封器（7）完成；直線電機（23）通過石墨舟推桿（24）控制石墨舟（5）水平運動，石墨舟推桿穿過動密封（8），給石墨舟傳遞水平滑動動力，通過密封壓塊（8.2）、幾個O型密封圈（8.3）和墊環（8.4）提供石墨舟推桿在大氣環境與生長腔體間的動密封，使石墨舟推桿水平滑動，且在運動或靜止的時候保持石英管生長腔體所需的密封性。

2.根據權利要求1所述的一種全自動控制的液相外延設備，其特征在于：所說的熱電偶（15）從石英管底部插入石英管內部，穿過內置于石英管管壁的末端是密封的細管，直到其末端置于石墨舟（5）襯底槽中襯底的正下方，探測襯底處的溫度。

3.根據權利要求1所述的一種全自動控制的液相外延設備，其特征在于：所述的串口RS2321×8擴展卡和繼電器（2），具有足夠的通訊速率，可集成外部硬件，與電腦通訊，實現程序全自動控制。

4.根據權利要求1所述的一種全自動控制的液相外延設備，其特征在于：所說的石墨舟推桿（24）是由石英桿（20.1）鏈接拋光的不銹鋼桿（20.4）。

5.根據權利要求1所述的一種全自動控制的液相外延設備，其特征在于：所說的密封器（7）是石英管的開管一端加工成弧形卷邊，由O型密封圈(7.3)、截面是類梯形有弧面的墊環（7.4）和密封墊片（7.5）一起密封到不銹鋼底座（7.6）上，并用法蘭環（7.1）加固到底座上。

6.根據權利要求1所述的一種全自動控制的液相外延設備，其特征在于：所說的直線電機（23），位置精確度12um、最大直線速度5.3m/s、持續推力近70牛頓，制動流暢，設定直線運行速度，保證外延層的可重復生長。

7.一種基于根據權利要求1所述的液相外延設備的控制方法，其特征在于包括以下步驟：

1）、裝載熔源與襯底，密封法蘭盤（9）至密封不銹鋼底座（7.6）上；

2）、啟動排空系統，對石英管（4）內部進行抽真空處理；

3）、啟動進氣系統，氣體保壓測試和通入一定流量的生長用氣體；

4）、啟動溫度控制系統，啟動溫度控制器按照設定程序加熱黃金爐的電阻絲；

5）、啟動電機系統，啟動，并用直線電機控制材料生長過程，生長一結束，步進電機推開黃金加熱爐，并啟動制冷機對石墨舟位置處的石英管降溫；

6）、關機，生長過程結束，關閉所有控制電源，軟件保存數據。