半導體襯底晶體材料生長真空系統的製作方法

2023-10-24 01:48:17 3

專利名稱：半導體襯底晶體材料生長真空系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及真空技術，是一種特別適用於半導體襯底晶體材料藍寶石生長的真空系統。
背景技術：
半導體實現大規模工業化生產的工藝要求必須有優質的潔淨環境和高精度的控制技術，這對真空系統和計算機控制系統提出了極高的要求。現有晶體生長設備目前普遍使用的是油擴散泵和普通機械泵構成抽真空系統，這種真空系統存在如下不足1、由於油擴散泵的使用易造成對晶體生長過程中的汙染。即在抽真空過程中，擴散泵油氣體存在於真空室內，油在高溫中分解成為碳，造成汙染。2、普通機械泵的振動對晶體生長的過程不利。3、真空室內極限真空度只有3×10-3Pa)，不能創造一個優質的潔淨的超高真空環境，對晶體生長不利。4、真空系統只能單臺工作，工作效率低。
綜上所述，我國目前的晶體生長真空系統難以適用於半導體襯底晶體材料生長工藝的需要，難以生產出高品質的半導體材料，不能適應飛速發展的計算機技術對半導體材料的高品質性能要求。

發明內容
本發明的目的意在克服上述現有技術的不足，為半導體襯底晶體材料生長提供一個優質潔淨的超高真空環境。
實現上述目的的技術方案一種適用於半導體襯底晶體材料生長的真空系統，包括晶體生長真空室和高真空系統，所述高真空系統包括用於抽真空的直聯旋葉式機械泵、鈦離子泵和冷卻阱，直聯旋葉式機械泵經預真空閥門、真空管道接鈦離子泵，鈦離子泵經冷卻阱、閥門、高真空管道、高真空閥接晶體生長真空室。
所述晶體生長真空室上固定有用於對晶體生長真空室內部進行離子清潔的離子轟擊裝置。
所述晶體生長真空室為左右結構，左右晶體生長真空室分別經高真空閥門與高真空管道固定連接，左右晶體生長真空室分別固定有離子轟擊裝置。
所述離子轟擊裝置由離子轟擊電源和一棒狀陰極高壓電極組成。
採用上述技術方案，本發明突出的技術進步在於1、為晶體生長過程創造了一個優質潔淨的超高真空環境。使用鈦離子泵隔絕了擴散泵油的來源，在真空室內沒有油氣體存在，不會造成對晶體生長過程中的汙染，使用鈦離子泵，真空室內真空度一般可達3×10-4Pa，極限真空度可達3×10-8Pa。2、使用聯旋葉式機械泵減少振動，大大降低了因機械振動對晶體生長過程的不利影響。3、通過離子轟擊裝置對提純真空室內部進行離子清潔，避免了晶體生長真空室對被提純原料的二次沾汙，方法簡單、巧妙、實用性強。
本發明是「適用於半導體襯底材料藍寶石晶體生長設備的計算機控制設備系統」(簡稱項目)的重要技術組成部分，為其藍寶石晶體生長提供了優質的真空環境。採用該項目技術生產的藍寶石晶體主要技術指標襯底晶體質量晶體毛坯尺寸Φ2～3英寸；X射線雙晶曲線FWHM＝10」；位錯密度D＜3×103cm-2；光學透過率紫外0.3μm波段T＞80％；0.4～4μm波段T＞87％；光學均勻性Δn＝2×10-5。各項技術指標達到了國際先進水平。該項目已被深圳市科技局認定為高新技術項目(證書登記號2002204)；被科技部批准為「十五」期間國家高技術研究發展計劃(863計劃)新型光電子材料及相關基礎材料—重點產業化研究課題(國科發字{20002}426號文；課題合同編號2002AA311230)。被科技部認定為2003年國家新產品計劃、項目編號2003ED782029。已通過深圳市科技局組織的技科成果技術鑑定(證書登記號2002082)本項目達到了目前國內的先進水平，打破了國際上藍寶石晶體襯底基片製備核心技術的壟斷，將推進我國氮化鎵基半導體材料的發展，帶動藍寶石晶體在其它領域的應在，尤其是對光電子、信息顯示、光通訊、雷射、軍事和國際、國內大科學工程等相關產業的發展和產業鏈的形成具有巨大的推動作用。
下面通過實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明


圖1是本發明的一種真空系統結構示意圖。
圖2是圖1的側視圖。
圖面說明1晶體生長真空室 9高真空閥 17預真空閥2離子轟擊裝置10晶體生長真空室充氣閥 18鈦離子泵3高真空測試管座 11高真空測試管座 19冷卻阱4晶體生長真空室充氣閥12晶體生長真空室 20高真空閥5高真空閥13離子轟擊裝置 21低真空系統管道6高真空管道 14地樁 22低真空閥門7真空測試管座15直聯旋葉式機械泵 23低真空充氣閥8真空測試管座16低真空系統管道 24晶體生長爐熱電偶具體實施方式
實施例參照圖1和圖2，一種半導體襯底藍寶石晶體材料生長真空系統，主要由晶體生長真空室(1、12)、真空系統連接管道(6、16)、冷卻阱19、離子轟擊裝置(2、13)、鈦離子泵18和直聯旋葉式機械泵15組成。晶體生長真空室1和高真空閥5相互固定連接，並安裝固定高真空管道6，在高真空管道6上端安裝固定真空測試管座7和真空測試管座8，再相互固定連接高真空閥9和晶體生長真空室12，在高真空管道6下端依次安裝固定高真空閥20、冷卻阱19、鈦離子泵18、預真空閥17、真空系統管道16、直聯旋葉式機械泵15及地樁14，構成高真空系統。高真空管道6後端(見圖2)依次安裝固定低真空閥22、低真空系統管道21和低真空充氣閥23，低真空系統管道21與真空系統管道16連接，構成低真空系統。離子轟擊裝置(2、13)由離子轟擊電源和一棒狀陰極高壓電極組成，離子轟擊裝置2和離子轟擊裝置13(陰極高壓電極)分別安裝固定在晶體生長真空室1和晶體生長真空室12上端，用來對真空室內部進行離子清潔，避免晶體生長真空室被二次沾汙。在晶體生長真空室(1、12)的上端分別固定高真空測試管座(3、11)、晶體生長真空室充氣閥(4、10)和晶體生長爐熱電偶24。此外，在晶體生長真空室1和晶體生長真空室12的上端分別固定溫度傳感器用來測量真空室溫度。工作時，先通過低真空系統對真空室(1、12)進行低真空抽取，當真空室內極限真空度可達10-2Pa級後，再通過高真空系統對真空室(1、12)進行低真空抽取達10-4Pa級以上，再用離子轟擊裝置對真空室內部進行離子清潔，為半導體襯底晶體材料生長提供一個優質潔淨的超高真空環境。
權利要求
1.一種適用於半導體襯底晶體材料生長的真空系統，包括晶體生長真空室和高真空系統，其特徵在於所述高真空系統包括用於抽真空的直聯旋葉式機械泵、鈦離子泵和冷卻阱，直聯旋葉式機械泵經預真空閥門、真空管道接鈦離子泵，鈦離子泵經冷卻阱、閥門、高真空管道、高真空閥接晶體生長真空室。
2.根據權利要求1所述的適用於半導體襯底晶體材料生長的真空系統，其特徵在於所述晶體生長真空室上固定有用於對晶體生長真空室內部進行離子清潔的離子轟擊裝置。
3.根據權利要求2所述的適用於半導體襯底晶體材料生長的真空系統，其特徵在於所述晶體生長真空室為左右結構，左右晶體生長真空室分別經高真空閥門與高真空管道固定連接，左右晶體生長真空室分別固定有離子轟擊裝置。
4.根據權利要求2或3所述的適用於半導體襯底晶體材料生長的真空系統，其特徵在於所述離子轟擊裝置由離子轟擊電源和一棒狀陰極高壓電極組成。
全文摘要
一種適用於半導體襯底晶體材料生長的真空系統，包括晶體生長真空室和高真空系統，所述高真空系統包括用於抽真空的直聯旋葉式機械泵、鈦離子泵和冷卻阱，直聯旋葉式機械泵經預真空閥門、真空管道接鈦離子泵，鈦離子泵經冷卻阱、閥門、高真空管道、高真空閥接晶體生長真空室。本發明為半導體襯底晶體材料生長提供一個優質潔淨的超高真空環境，真空室內極限真空度可達3×10
文檔編號C30B25/00GK1542172SQ20041000579
公開日2004年11月3日 申請日期2001年4月26日 優先權日2001年4月26日
發明者李明遠, 陳迎春, 陳錦來, 李欣洋 申請人:李明遠