一种磷化铟单晶生长炉以及生长方法与流程

    技术2025-04-27  31


    本发明属于一般的控制系统领域,具体的说是一种磷化铟单晶生长炉以及生长方法。


    背景技术:

    1、磷化铟(inp)是一种重要的半导体材料,由于其优异的电子特性和在光电子、高频、高速电子器件方面的广泛应用,磷化铟单晶的生长技术一直是研究的热点,磷化铟单晶的生长方法主要包括液相生长法和气相生长法发展趋势方面,随着科技的进步和市场的需求,磷化铟单晶的生长技术将向着更大尺寸、更高质量、更低成本的方向发展。同时,研发新型生长技术和设备,以适应磷化铟在光电子和微电子领域日益增长的应用需求;

    2、在对磷化铟单晶生长控制过程中,现有技术无法对磷化铟单晶生长过程中的生长特征数据、生长气氛和生长环境数据进行准确分析,进而对磷化铟单晶生长质量进行预估,从而无法对生长环境进行准确控制,导致使磷化铟单晶处于不适宜的生长环境中,极大的降低了磷化铟单晶的生长质量,现有技术中均存在上述问题;

    3、为了解决这些问题,本技术设计了一种磷化铟单晶生长炉以及生长方法。


    技术实现思路

    1、针对现有技术的不足,本发明提出了一种磷化铟单晶生长炉以及生长方法。

    2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种磷化铟单晶生长方法,其包括以下具体步骤:

    3、获取磷化铟单晶生长过程中的生长特征数据,同时获取生长过程中的生长气氛和生长环境数据;

    4、获取磷化铟单晶生长过程中的生长特征数据导入生长特征数据分析策略中进行生长特征数据分析;

    5、获取生长过程中的生长气氛和生长环境数据导入生长环境分析策略中进行生长环境数据分析;

    6、将获取的生长特征数据分析结果和生长环境数据分析结果导入生长过程分析策略中进行生长质量分析;

    7、根据得到的生长质量分析结果进行调节量的计算,并进行生长环境的控制。

    8、在此需要说明的是,所述获取磷化铟单晶生长过程中的生长特征数据,同时获取生长过程中的生长气氛和生长环境数据的具体步骤为:

    9、s11、通过成分采集模组获取磷化铟单晶生长过程中的磷化铟单晶成分数据和生长图像数据,储存在第一储存模组中;

    10、s12、通过气氛采集模组获取磷化铟单晶生长过程中的各种气体的占比数据,储存在第二储存模组中;

    11、s13、通过温度采集模组获取磷化铟单晶生长过程中的温度数据,储存在第三储存模组中。

    12、在此需要具体说明的是,所述获取磷化铟单晶生长过程中的生长特征数据导入生长特征数据分析策略中进行生长特征数据分析包括以下具体步骤:

    13、s21、获取得到的磷化铟单晶生长过程中的磷化铟单晶成分数据和生长图像数据;

    14、s22、将得到的磷化铟单晶生长过程中的磷化铟单晶成分数据导入单晶成分异常值计算公式中计算单晶成分异常值,其中,单晶成分异常值计算公式为:,其中,ci为单晶第i个成分的占比,n为单晶中成分种类个数,cim为单晶第i个成分的占比的安全值,cimax为单晶第i个成分的占比的安全范围的最大值,cimin为单晶第i个成分的占比的安全范围的最小值,其中,安全值为安全范围中与ci最靠近的值;

    15、s23、获取磷化铟单晶的生长图像数据,获取磷化铟单晶的生长图像上的裂缝条数、长度和宽度数据,将生长图像上的裂缝条数、长度和宽度数据导入单晶生长异常值计算公式中计算单晶生长异常值,其中,单晶生长异常值计算公式为:,其中,m为裂缝数量,h为单晶的长度,l为单晶的最大宽度,为裂缝长度占比系数,为裂缝宽度占比系数,sj为第j条裂缝的长度,sz为裂缝安全长度最大值,ks为设定的距离标准值,exp()为e的次数幂,tj为第j条裂缝的宽度,tz为裂缝安全宽度最大值;

    16、s24、将计算得到的单晶成分异常值和单晶生长异常值代入生长特征异常值计算公式中计算生长特征异常值,其中,生长特征异常值计算公式为:,其中,为单晶成分异常值占比系数。

    17、在此需要说明的是,所述获取生长过程中的生长气氛和生长环境数据导入生长环境分析策略中进行生长环境数据分析包括以下具体步骤:

    18、s31、获取磷化铟单晶生长过程中的各种气体的占比数据和磷化铟单晶生长过程中的温度数据;

    19、s32、将获取的各种气体的占比数据和磷化铟单晶生长过程中的温度数据代入生长环境异常值计算公式中计算生长环境异常值,其中,生长环境异常值计算公式为:,其中,p1为气氛占比系数,c为气体种类,uc为第c种气体的占比系数,yc为气氛中第c种气体的含量,ycm为气氛中第c种气体的安全范围的中值,ycmax为气氛中第c种气体的安全范围的最大值,ycmin为气氛中第c种气体的安全范围的最小值,tc为实时温度数据,tcm为温度安全范围的最小值,tcmax为温度安全范围的最大值。

    20、在此需要说明的是,所述将获取的生长特征数据分析结果和生长环境数据分析结果导入生长过程分析策略中进行生长质量分析包括以下具体步骤: s41、获取计算得到的生长特征异常值和生长环境异常值,将获取得到的生长特征异常值和生长环境异常值代入生长质量异常值计算公式中计算生长质量异常值,其中,生长质量异常值计算公式为:,其中t为实时生长时长,t为生长过程的生长总时长;

    21、s42、将计算得到的生长质量异常值与设定的生长质量异常阈值进行对比,若计算得到的生长质量异常值大于等于设定的生长质量异常阈值,则说明生长异常进行根据得到的生长质量分析结果进行调节量的计算,并进行生长环境的控制步骤,若计算得到的生长质量异常值小于设定的生长质量异常阈值,则说明生长正常不进行根据得到的生长质量分析结果进行调节量的计算,进行生长环境的控制步骤;

    22、在此需要具体说明的是,所述根据得到的生长质量分析结果进行调节量的计算,进行生长环境的控制的具体内容为:

    23、获取实时的各种气体的占比数据和磷化铟单晶生长过程中的温度数据,计算实时各参数的数据相对于参数标准量的相差值,第r个参数的相差值计算公式为:,其中,rs为第r个参数的实时数据,rm为第r个参数的安全范围的中值;

    24、获取最大的相差值对应的参数,将此参数设为第一调节参数,将第一调节参数调节至对应参数的安全范围,计算生长环境异常值和生长质量异常值,若生长质量异常值依然大于等于设定的生长质量异常阈值,则将第二大的相差值对应的参数设为第二调节参数,将第二调节参数调节至对应参数的安全范围,以此类推,当生长质量异常值依然小于设定的生长质量异常阈值时调节完成;若所有参数调节完成,生长质量异常值依然大于等于设定的生长质量异常阈值,则进行生长质量的预警。

    25、一种磷化铟单晶生长炉,其基于上述一种磷化铟单晶生长方法实现,其具体包括炉体和生长控制系统,其中,所述生长控制系统用于控制炉体内的生长环境,所述生长控制系统包括数据获取模块、生长特征数据分析模块、生长环境数据分析模块、生长质量分析模块、生长环境控制模块和总控模块,其中,所述数据获取模块,用于获取磷化铟单晶生长过程中的生长特征数据,同时获取生长过程中的生长气氛和生长环境数据;

    26、所述生长特征数据分析模块,用于获取磷化铟单晶生长过程中的生长特征数据导入生长特征数据分析策略中进行生长特征数据分析;

    27、所述生长环境数据分析模块,用于获取生长过程中的生长气氛和生长环境数据导入生长环境分析策略中进行生长环境数据分析;

    28、所述生长质量分析模块,用于将获取的生长特征数据分析结果和生长环境数据分析结果导入生长过程分析策略中进行生长质量分析;

    29、所述生长环境控制模块,用于根据得到的生长质量分析结果进行调节量的计算,并进行生长环境的控制;

    30、所述总控模块,用于进行数据获取模块、生长特征数据分析模块、生长环境数据分析模块、生长质量分析模块和生长环境控制模块的控制。

    31、一种电子设备,包括:处理器和存储器,其中,所述存储器中存储有可供处理器调用的计算机程序;

    32、所述处理器通过调用所述存储器中存储的计算机程序,执行上述的一种磷化铟单晶生长方法。

    33、一种计算机可读存储介质,储存有指令,当所述指令在计算机上运行时,使得计算机执行如上述的一种磷化铟单晶生长方法。

    34、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

    35、本发明获取磷化铟单晶生长过程中的生长特征数据,同时获取生长过程中的生长气氛和生长环境数据,获取磷化铟单晶生长过程中的生长特征数据导入生长特征数据分析策略中进行生长特征数据分析,获取生长过程中的生长气氛和生长环境数据导入生长环境分析策略中进行生长环境数据分析,将获取的生长特征数据分析结果和生长环境数据分析结果导入生长过程分析策略中进行生长质量分析,根据得到的生长质量分析结果进行调节量的计算,并进行生长环境的控制,通过对磷化铟单晶生长过程中的生长特征数据、生长气氛和生长环境数据进行准确分析,对磷化铟单晶生长质量进行预估,从而对生长环境进行准确控制,以使磷化铟单晶处于适宜的生长环境中,极大的促进了磷化铟单晶的生长质量。


    技术特征:

    1.一种磷化铟单晶生长方法,其特征在于,其包括以下具体步骤:

    2.如权利要求1所述的一种磷化铟单晶生长方法,其特征在于,所述获取磷化铟单晶生长过程中的生长特征数据导入生长特征数据分析策略中进行生长特征数据分析包括以下具体步骤:

    3.如权利要求2所述的一种磷化铟单晶生长方法,其特征在于,所述获取生长过程中的生长气氛和生长环境数据导入生长环境分析策略中进行生长环境数据分析包括以下具体步骤:

    4.如权利要求3所述的一种磷化铟单晶生长方法,其特征在于,所述将获取的生长特征数据分析结果和生长环境数据分析结果导入生长过程分析策略中进行生长质量分析包括以下具体步骤: s41、获取计算得到的生长特征异常值和生长环境异常值,将获取得到的生长特征异常值和生长环境异常值代入生长质量异常值计算公式中计算生长质量异常值,其中,生长质量异常值计算公式为:,其中t为实时生长时长,t为生长过程的生长总时长;

    5.如权利要求4所述的一种磷化铟单晶生长方法,其特征在于,所述根据得到的生长质量分析结果进行调节量的计算,进行生长环境的控制的具体内容为:

    6.如权利要求5所述的一种磷化铟单晶生长方法,其特征在于,所述获取磷化铟单晶生长过程中的生长特征数据,同时获取生长过程中的生长气氛和生长环境数据的具体步骤为:

    7.一种磷化铟单晶生长炉,其基于如权利要求1-6任一项的所述一种磷化铟单晶生长方法实现,其特征在于,其具体包括炉体和生长控制系统,其中,所述生长控制系统用于控制炉体内的生长环境,所述生长控制系统包括数据获取模块、生长特征数据分析模块、生长环境数据分析模块、生长质量分析模块、生长环境控制模块和总控模块,其中,所述数据获取模块,用于获取磷化铟单晶生长过程中的生长特征数据,同时获取生长过程中的生长气氛和生长环境数据;

    8.一种电子设备,包括:处理器和存储器,其中,所述存储器中存储有可供处理器调用的计算机程序;

    9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,储存有指令,当所述指令在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1-6任一项所述的一种磷化铟单晶生长方法。


    技术总结
    本发明公开了一种磷化铟单晶生长炉以及生长方法,属于一般的控制系统领域,本发明获取生长过程中的生长气氛和生长环境数据导入生长环境分析策略中进行生长环境数据分析,将获取的生长特征数据分析结果和生长环境数据分析结果导入生长过程分析策略中进行生长质量分析,根据得到的生长质量分析结果进行调节量的计算,并进行生长环境的控制,通过对磷化铟单晶生长过程中的生长特征数据、生长气氛和生长环境数据进行准确分析,对磷化铟单晶生长质量进行预估,从而对生长环境进行准确控制,以使磷化铟单晶处于适宜的生长环境中,极大的促进了磷化铟单晶的生长质量。

    技术研发人员:李雪峰,肖燕青,囤国超,杨海超
    受保护的技术使用者:青岛立昂晶电半导体科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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