半导体衬底晶体材料生长真空系统技术方案

一种适用于半导体衬底晶体材料生长的真空系统，包括晶体生长真空室和高真空系统，所述高真空系统包括用于抽真空的直联旋叶式机械泵、钛离子泵和冷却阱，直联旋叶式机械泵经预真空阀门、真空管道接钛离子泵，钛离子泵经冷却阱、阀门、高真空管道、高真空阀接晶体生长真空室。本发明专利技术为半导体衬底晶体材料生长提供一个优质洁净的超高真空环境，真空室内极限真空度可达３×１０↑［－８］Ｐａ。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及真空技术，是一种特别适用于半导体衬底晶体材料蓝宝石生长的真空系统。
技术介绍
半导体实现大规模工业化生产的工艺要求必须有优质的洁净环境和高精度的控制技术，这对真空系统和计算机控制系统提出了极高的要求。现有晶体生长设备目前普遍使用的是油扩散泵和普通机械泵构成抽真空系统，这种真空系统存在如下不足1、由于油扩散泵的使用易造成对晶体生长过程中的污染。即在抽真空过程中，扩散泵油气体存在于真空室内，油在高温中分解成为碳，造成污染。2、普通机械泵的振动对晶体生长的过程不利。3、真空室内极限真空度只有3×10-3Pa)，不能创造一个优质的洁净的超高真空环境，对晶体生长不利。4、真空系统只能单台工作，工作效率低。综上所述，我国目前的晶体生长真空系统难以适用于半导体衬底晶体材料生长工艺的需要，难以生产出高品质的半导体材料，不能适应飞速发展的计算机技术对半导体材料的高品质性能要求。
技术实现思路
本专利技术的目的意在克服上述现有技术的不足，为半导体衬底晶体材料生长提供一个优质洁净的超高真空环境。实现上述目的的技术方案一种适用于半导体衬底晶体材料生长的真空系统，包括晶体生长真空室和高真空系统，所述高真空系统包括用于抽真空的直联旋叶式机械泵、钛离子泵和冷却阱，直联旋叶式机械泵经预真空阀门、真空管道接钛离子泵，钛离子泵经冷却阱、阀门、高真空管道、高真空阀接晶体生长真空室。所述晶体生长真空室上固定有用于对晶体生长真空室内部进行离子清洁的离子轰击装置。所述晶体生长真空室为左右结构，左右晶体生长真空室分别经高真空阀门与高真空管道固定连接，左右晶体生长真空室分别固定有离子轰击装置。所述离子轰击装置由离子轰击电源和一棒状阴极高压电极组成。采用上述技术方案，本专利技术突出的技术进步在于1、为晶体生长过程创造了一个优质洁净的超高真空环境。使用钛离子泵隔绝了扩散泵油的来源，在真空室内没有油气体存在，不会造成对晶体生长过程中的污染，使用钛离子泵，真空室内真空度一般可达3×10-4Pa，极限真空度可达3×10-8Pa。2、使用联旋叶式机械泵减少振动，大大降低了因机械振动对晶体生长过程的不利影响。3、通过离子轰击装置对提纯真空室内部进行离子清洁，避免了晶体生长真空室对被提纯原料的二次沾污，方法简单、巧妙、实用性强。本专利技术是“适用于半导体衬底材料蓝宝石晶体生长设备的计算机控制设备系统”(简称项目)的重要技术组成部分，为其蓝宝石晶体生长提供了优质的真空环境。采用该项目技术生产的蓝宝石晶体主要技术指标衬底晶体质量晶体毛坯尺寸Φ2～3英寸；X射线双晶曲线FWHM＝10”；位错密度D＜3×103cm-2；光学透过率紫外0.3μm波段T＞80％；0.4～4μm波段T＞87％；光学均匀性Δn＝2×10-5。各项技术指标达到了国际先进水平。该项目已被深圳市科技局认定为高新技术项目(证书登记号2002204)；被科技部批准为“十五”期间国家高技术研究发展计划(863计划)新型光电子材料及相关基础材料—重点产业化研究课题(国科发字{20002}426号文；课题合同编号2002AA311230)。被科技部认定为2003年国家新产品计划、项目编号2003ED782029。已通过深圳市科技局组织的技科成果技术鉴定(证书登记号2002082)本项目达到了目前国内的先进水平，打破了国际上蓝宝石晶体衬底基片制备核心技术的垄断，将推进我国氮化镓基半导体材料的发展，带动蓝宝石晶体在其它领域的应在，尤其是对光电子、信息显示、光通讯、激光、军事和国际、国内大科学工程等相关产业的发展和产业链的形成具有巨大的推动作用。下面通过实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明附图说明图1是本专利技术的一种真空系统结构示意图。图2是图1的侧视图。图面说明1晶体生长真空室 9高真空阀 17预真空阀2离子轰击装置10晶体生长真空室充气阀 18钛离子泵3高真空测试管座 11高真空测试管座 19冷却阱4晶体生长真空室充气阀12晶体生长真空室 20高真空阀5高真空阀13离子轰击装置 21低真空系统管道6高真空管道 14地桩 22低真空阀门7真空测试管座15直联旋叶式机械泵 23低真空充气阀8真空测试管座16低真空系统管道 24晶体生长炉热电偶具体实施方式实施例参照图1和图2，一种半导体衬底蓝宝石晶体材料生长真空系统，主要由晶体生长真空室(1、12)、真空系统连接管道(6、16)、冷却阱19、离子轰击装置(2、13)、钛离子泵18和直联旋叶式机械泵15组成。晶体生长真空室1和高真空阀5相互固定连接，并安装固定高真空管道6，在高真空管道6上端安装固定真空测试管座7和真空测试管座8，再相互固定连接高真空阀9和晶体生长真空室12，在高真空管道6下端依次安装固定高真空阀20、冷却阱19、钛离子泵18、预真空阀17、真空系统管道16、直联旋叶式机械泵15及地桩14，构成高真空系统。高真空管道6后端(见图2)依次安装固定低真空阀22、低真空系统管道21和低真空充气阀23，低真空系统管道21与真空系统管道16连接，构成低真空系统。离子轰击装置(2、13)由离子轰击电源和一棒状阴极高压电极组成，离子轰击装置2和离子轰击装置13(阴极高压电极)分别安装固定在晶体生长真空室1和晶体生长真空室12上端，用来对真空室内部进行离子清洁，避免晶体生长真空室被二次沾污。在晶体生长真空室(1、12)的上端分别固定高真空测试管座(3、11)、晶体生长真空室充气阀(4、10)和晶体生长炉热电偶24。此外，在晶体生长真空室1和晶体生长真空室12的上端分别固定温度传感器用来测量真空室温度。工作时，先通过低真空系统对真空室(1、12)进行低真空抽取，当真空室内极限真空度可达10-2Pa级后，再通过高真空系统对真空室(1、12)进行低真空抽取达10-4Pa级以上，再用离子轰击装置对真空室内部进行离子清洁，为半导体衬底晶体材料生长提供一个优质洁净的超高真空环境。权利要求1.一种适用于半导体衬底晶体材料生长的真空系统，包括晶体生长真空室和高真空系统，其特征在于所述高真空系统包括用于抽真空的直联旋叶式机械泵、钛离子泵和冷却阱，直联旋叶式机械泵经预真空阀门、真空管道接钛离子泵，钛离子泵经冷却阱、阀门、高真空管道、高真空阀接晶体生长真空室。2.根据权利要求1所述的适用于半导体衬底晶体材料生长的真空系统，其特征在于所述晶体生长真空室上固定有用于对晶体生长真空室内部进行离子清洁的离子轰击装置。3.根据权利要求2所述的适用于半导体衬底晶体材料生长的真空系统，其特征在于所述晶体生长真空室为左右结构，左右晶体生长真空室分别经高真空阀门与高真空管道固定连接，左右晶体生长真空室分别固定有离子轰击装置。4.根据权利要求2或3所述的适用于半导体衬底晶体材料生长的真空系统，其特征在于所述离子轰击装置由离子轰击电源和一棒状阴极高压电极组成。全文摘要一种适用于半导体衬底晶体材料生长的真空系统，包括晶体生长真空室和高真空系统，所述高真空系统包括用于抽真空的直联旋叶式机械泵、钛离子泵和冷却阱，直联旋叶式机械泵经预真空阀门、真空管道接钛离子泵，钛离子泵经冷却阱、阀门、高真空管道、高真空阀接晶体生长真空室。本专利技术为半导体衬底晶体材料生长提供一个优质洁净的超高真空环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于半导体衬底晶体材料生长的真空系统，包括晶体生长真空室和高真空系统，其特征在于：所述高真空系统包括用于抽真空的直联旋叶式机械泵、钛离子泵和冷却阱，直联旋叶式机械泵经预真空阀门、真空管道接钛离子泵，钛离子泵经冷却阱、阀门、高真空管道、高真空阀接晶体生长真空室。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李明远，陈迎春，陈锦来，李欣洋，
申请(专利权)人：李明远，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]