一种MOCVD气路压差控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种MOCVD气路压差控制系统，包括：主载气管道，主气路管道和旁路管道，特征是：在主气路管道的前端依次安装有主气路管道质量流量控制器和压力传感器，在旁路管道的最后端安装有一个压力控制器，在主气路管道上安装有六个四通切换阀，在旁路管道上安装有六个三通切换阀，每一个四通切换阀与相对应的三通切换阀通过相应的支管连接。这样就能在主气路管道有反应气体进入后，在压力传感器、PLC、压力控制器的共同作用下，旁路管道群殴压力随时跟随主气路管道压力变化，二者始终有一个压差跟随关系。这样反应气体能够顺利切入主气路管道并运送进反应室，非反应气体切入旁路管道准备，从而达到精确控制主气路和旁路之间气体的快速平稳切换。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种MOCVD气路压差控制系统，包括：主载气管道，主气路管道和旁路管道，特征是：在主气路管道的前端依次安装有主气路管道质量流量控制器和压力传感器，在旁路管道的最后端安装有一个压力控制器，在主气路管道上安装有六个四通切换阀，在旁路管道上安装有六个三通切换阀，每一个四通切换阀与相对应的三通切换阀通过相应的支管连接。这样就能在主气路管道有反应气体进入后，在压力传感器、PLC、压力控制器的共同作用下，旁路管道群殴压力随时跟随主气路管道压力变化，二者始终有一个压差跟随关系。这样反应气体能够顺利切入主气路管道并运送进反应室，非反应气体切入旁路管道准备，从而达到精确控制主气路和旁路之间气体的快速平稳切换。【专利说明】—种MOCVD气路压差控制系统
本专利技术涉及半导体材料生长设备
，尤其是涉及一种MOCVD气路压差控制系统。
技术介绍
金属有机化学气相沉积系统(MOCVD)作为半导体材料生长的主要设备，其主要用于生长II1-V族化合物如氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)等半导体材料，使用MOCVD设备也可以用来生长半导体异质结、超晶格、量子阱等低维结构材料，在半导体光电和微电子领域得到广泛应用。MOCVD生长使用的原材料主要有金属有机化合物(MO)和氢化物，其中MO源主要以固态或者液态两种形式存储在不锈钢的源瓶中，需要通过载气经过气路管道把MO源蒸汽运送到反应室中。生长过程中要用到多种有机源，主要有三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)、二茂镁(Cp2Mg)。氢化物主要有NH3和SiH40有机源和氢化物经过各自源瓶进入旁路管道准备，生长时，反应气体被高速流动的载气通过气路主管道带入反应室内，非反应气体源则切入旁路管道准备。为了满足生长陡峭异质结，或突变掺杂时，往往需要变换反应气体，这就要求反应气体能在主气路和旁路之间必须能快速平稳的切换，且切换时，要维持气路压力平衡。一些主流MOCVD设备中主要是通过在主路和旁路气路间装一个压差计，利用主气路和旁路之间的压差信号，再通过旁路前端安装的质量流量计控制旁路气体流量，从而使得旁路的压力时刻跟随主路的压力变化，从而达到切换时主旁路的压差平衡。然而在该MOCVD设备中，旁路的后端需要安装一个针阀，针阀长时间使用后会堵被住，造成不便，维护非常麻烦，所以专利技术一种 结果简单，解决针阀堵塞问题的气路控制系统十分必要。
技术实现思路
: 本专利技术的目的在于提供一种能精确控制主路和旁路之间进行快速平稳地切换、结构简单、维护工作量少的MOCVD气路压差控制系统。本专利技术的目的是这样实现的: 一种生长氮化镓(GaN)的MOCVD气路压差控制系统，包括:主载气管道，主气路管道和旁路管道，特征是:主载气管道通入H2或队或4、N2混合的载气，主气路管道中通入的反应气体有五种有机源:三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMA1)、三甲基铟(TMIn)、p型掺杂剂二茂镁(CP2Mg)和n型掺杂剂硅烷=SiH4 ;主载气管道、主气路管道和旁路管道的前端均安装有质量流量计(MFC)，主载气管道、主气路管道的末端均装有常闭阀，在主气路管道的质量流量计后装有一个压力传感器(PT)，在压力传感器的后面依次安装有六个四通切换阀，在旁路管道上依次安装有六个三通切换阀，每个四通切换阀和对应的三通切换阀之间连接有支管道，SiH4和五种有机源从各自源瓶中流出后分别与六个四通切换阀依次连接，可通过四通切换阀切入主气路管道，或可通过三通切换阀切入旁路管道，在旁路管道的最后端安装有一个压力控制器(PC);主载气管道的出气端通过主气路管道的常闭阀后的主载气管道三通接入主气路管道。主载气管道和主气路管道分开。在生长陡峭异质结或需要突变掺杂时，需要变换多种或不同的反应气体使它们可以在主气路管道和旁路管道之间进行快速平稳的切换，这就需要主气路管道和旁路管道之间一直保持恒定的压差，当主气路管道的气压发生改变，也需要旁路管道的气压也要跟随改变，且始终保持一个跟随关系。本专利技术采用。主气路管道前端装有压力传感器(PT)，旁路末端装压力控制器(PC)，主气路管道上安装有六个四通切换阀，在旁路管道上安装有六个三通切换阀，每一个四通切换阀与相对应的三通切换阀通过相应的支管连接，反应气体切入主气路管道有后，主气路管道前端连接的压力传感器(PT)会把主气路管道的压力值实时传输给MOCVD的可编程逻辑控制器(PLC)，PLC则会控制旁路管道后端的压力控制器(PC)，根据主气路管道压力的变化随时改变旁路管道中的压力，以保持主气路管道和旁路管道始终保持压差跟随关系。主载气路和主气路管道分开，三通切换阀关闭、四通切换阀打开，反应气体切入主气路管道，小流量的载气经主气路管道前的质量流量计进入主载气管道，带动反应气体在主气路管道中运输，主载气通过主载气管道三通接入主气路管道的主载气则运输反应气体进入喷头。因此，本专利技术具有如下优点: 1、主载气管道和主气路管道分为两路，这样的设计使得主气路管道只需使用较小流量的载气就确保反应气体的在主气路管道中输送，主气路管道中压力小，从而减小主气路管道上各个四通切换阀间的压差，利于快速平稳地切换有机源，方便各种掺杂突变和陡峭异质结的生长。2、压力控制器控制旁路管道的气压，既无需流量补偿，也不需改变旁路管道的气体流量，旁路管道的流量恒定，主气路管道和旁路管道的切换阀间的压差对等，根据材料生长需要，各类有机源可以在主气路管道和旁路管道之间进行快速平稳的切换； 3、本专利技术取消了传统的针阀，无需担心长时间使用会造成针阀堵塞的的问题，减轻了维护工。通过接在旁路管道后端的压力控制器的控制就能达到旁路管道的压力跟随主气路管道的压力变化的目的【专利附图】【附图说明】: 图1是具体实施例意图: 其中:1 一主载气管道，11 一主载气三通，2—质量流量控制器，3—常闭阀4一主气路管道，41—四通切换阀，5—压力传感器，4一四通切换阀，6—支管道，7—压力控制器，8—源瓶，9一芳路管道质，91一二通切换【具体实施方式】: 下面结合实施例并对照附图对本专利技术进行进一步的说明。一种生长氮化镓(GaN)的MOCVD气路压差控制系统，包括:主载气管道1，主气路管道4和旁路管道9，主载气管道1通入H2或N2或H2、N2混合的载气，主气路管道4中可通入的反应气体有五种有机源:三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)、p型掺杂 剂二茂镁(CP2Mg)和n型掺杂剂硅烷:SiH4。主载气管道1、主气路管道4和旁路管道9的前端均安装有质量流量计(MFC)2，主载气管道1、主气路管道4的末端均装有常闭阀11，在主气路管道4的质量流量计2后装有一个压力传感器(PT) 5，在压力传感器5的后面依次安装有六个四通切换阀41，在旁路管道9上依次安装有六个三通切换阀91，每个四通切换阀41和对应的三通切换阀91之间连接有支管道6，SiH4和五种有机源从各自源瓶8中流出后分别与六个四通切换阀41依次连接，可通过四通切换阀41切入主气路管道4，或可通过三通切换阀91切入旁路管道9，在旁路管道9的最后端安装有一个压力控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲勇，徐龙权，丁杰，
申请(专利权)人：南昌黄绿照明有限公司，南昌大学，
类型：发明
国别省市：