一种HTCVD法碳化硅晶体生长控制系统及方法与流程

技术特征：
1.一种htcvd法碳化硅晶体生长控制方法，其特征在于，包括以下步骤：准备阶段：将籽晶固定于生长炉的提拉旋转杆端部，将所述生长炉加热至设定温度，向所述生长炉内通入反应气体，并将所述生长炉内压力控制在设定压力；成核阶段：将晶体温度调节为t1，调节所述反应气体的进气量从而将晶体生长速率v调节至v1，保持反应时间为t1，反应期间所述提拉旋转杆的提升和旋转速度按第一设定值执行；扩径生长阶段：所述提拉旋转杆的提升和旋转速度按第二设定值执行，将晶体温度调节为t2，调节所述反应气体的进气量从而将晶体生长速率v调节至v2，保持反应时间为t2，反应期间获取晶体图像从而实时获取晶体当前直径，并根据所述晶体当前直径调节所述提拉旋转杆的提升和旋转参数，从而使晶体达到目标直径；晶体生长阶段：将晶体温度调节为t3，调节所述反应气体的进气量从而将晶体生长速率v调节至v3，保持反应时间为t3，反应期间所述提拉旋转杆的提升和旋转速度按第三设定值执行；收尾阶段：将晶体温度调节为t4，调节所述反应气体的进气量从而将晶体生长速率v调节至v4，保持反应时间为t4，反应期间所述提拉旋转杆的提升和旋转速度按第四设定值执行。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述晶体生长速率v推算方式如下：v=( q1*α1* m1 q2*α2* m2)* p/rt/ρ/ (π*φ2/4)（1）式（1）中，q1为反应气体一的进气量和出气量的差值，q2为反应气体二的进气量和出气量的差值，α1和α2分别为为反应气体一和反应气体二的反应参与比，p为压强，m1和m2分别为反应气体一和反应气体二的气体摩尔质量，r为摩尔气体常数，t为晶体温度，ρ为碳化硅晶体的密度，φ为晶体直径。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述根据所述晶体当前直径调节提拉旋转杆的旋转参数，具体为：所述处理器内预先设定有与不同晶体直径分别对应的提升和旋转标准参数，根据所述晶体当前直径将所述提拉旋转杆的提升和旋转参数调节为对应的所述旋转标准参数。4.一种采用权利要求1
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3任一控制方法的控制系统，其特征在于，包括：处理器；气体控制器，所述气体控制器包括进气控制模块和出气监测模块，所述出气监测模块用以采集生长炉的出气量并发送至所述处理器，所述进气控制模块受所述处理器控制并用以调节所述生长炉的进气量；温度控制器，所述温度控制器包括测温模块和加热模块，所述测温模块用以测量晶体温度并发送至所述处理器，所述加热模块受所述处理器控制并用以调节所述晶体温度；图像采集器，所述图像采集器用以获取晶体图像并发送至所述处理器；其中，所述处理器用以接收所述出气监测模块、测温模块、图像采集器发送的信息并控制所述进气控制模块、加热模块工作。5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于：还包括驱动机构，所述驱动机构受所述处理器控制并用以控制所述生长炉的提拉旋转杆工作。6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于：还包括压力控制器，所述压力控制器
包括压力检测模块和压力控制模块，所述压力检测模块用以检测所述生长炉内的压力并发送至所述处理器，所述压力控制模块受所述处理器控制并用以调节所述生长炉内的压力。7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述生长炉开有压力检测口，所述压力检测模块设置于所述压力检测口内。8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于：所述压力控制模块为真空泵，所述真空泵通过导管与所述生长炉内连通。9.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述进气控制模块和出气监测模块均为质量流量控制计，所述质量流量控制计分别设置于所述生长炉的进气口和出气口。10.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述生长炉底部开设有视窗，所述测温模块和图像采集器均为红外测温计，所述红外测温计通过所述视窗监测所述晶体温度以及获取所述晶体图像。

技术总结
本发明公开了碳化硅晶体生长技术领域内的一种HTCVD法碳化硅晶体生长控制方法及系统。该控制方法在碳化硅晶体生长过程中，通过维持生长炉内每个阶段的温度，并调节反应气体的进气量来实现对碳化硅晶体生长速率的控制；同时，通过实时获取晶体图像来计算出晶体直径，实现对晶体扩径生长阶段的晶体直径的实时监控，并结合调整提拉旋转杆的提升和旋转参数，使得晶体在预计时间内达到目标直径。该控制方法可以实时监控晶体生长情况，并通过设定程序自动反馈调节，使得晶体各阶段生长更符合预期情况，提高了晶体生产的产品良率。提高了晶体生产的产品良率。提高了晶体生产的产品良率。


技术研发人员：刘欣宇 袁振洲
受保护的技术使用者：江苏超芯星半导体有限公司
技术研发日：2021.09.10
技术公布日：2021/10/15