本發(fā)明涉及晶體生長，尤其涉及的是一種氧化鎵晶體的生長控制方法及生長裝置。

背景技術(shù)：

1、氧化鎵(ga2o3)是一種透明半導(dǎo)體氧化物，在其五種同分異構(gòu)體(α，β，ε，δ，γ)中，β相是最穩(wěn)定的一種構(gòu)型，而且能夠由其他亞穩(wěn)態(tài)相氧化鎵在空氣中進(jìn)行足夠長時間的高溫處理轉(zhuǎn)化而來。β-ga2o3材料廣泛應(yīng)用于金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)、肖特基勢壘二極管(sbd)和光電探測器等技術(shù)方面。

2、目前氧化鎵晶體生長控制方法通常采用倒模法實現(xiàn)，但是倒模法的生長方式對操作人員要求高，需要具有極其豐富的氧化鎵生長經(jīng)驗和培訓(xùn)成本高。另一方面，倒模法生長過程中還需要根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行實時調(diào)控，人為操作響應(yīng)及時性差，且工藝的重復(fù)性無法保障，不利于氧化鎵晶體的穩(wěn)定生長。

3、因此，現(xiàn)有技術(shù)有待于進(jìn)一步的改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提供了一種氧化鎵晶體的生長控制方法及生長裝置，目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中通過人工操作的方式實現(xiàn)氧化鎵晶體生長的控制，進(jìn)而導(dǎo)致氧化鎵晶體生長的穩(wěn)定性和生長成本高的缺陷。

2、本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本實施例公開了一種氧化鎵晶體的生長控制方法，其中，包括：

4、獲取生長控制參數(shù)；其中，所述生長控制參數(shù)包括：引晶控制參數(shù)、縮徑控制參數(shù)、放肩控制參數(shù)和等徑控制參數(shù)；

5、基于所述引晶控制參數(shù)控制生長爐內(nèi)的氧化鎵原料執(zhí)行引晶操作，得到初步生長的氧化鎵晶體；

6、基于所述縮徑控制參數(shù)對所述引晶操作完成后的氧化鎵晶體進(jìn)行縮徑操作，得到縮小直徑的氧化鎵晶體；

7、基于所述放肩控制參數(shù)控制縮小直徑的氧化鎵晶體執(zhí)行放肩操作得到放大直徑的氧化鎵晶體；

8、基于等徑控制參數(shù)對放大直徑的氧化鎵晶體進(jìn)行等徑操作得到直徑一致的氧化鎵晶體。

9、可選地，所述生長爐內(nèi)設(shè)置有提拉軸、測溫?zé)犭娕?、測溫紅外探頭、重量傳感器、壓力傳感器；所述引晶控制參數(shù)包括：第一提拉速度、熱電偶測試溫度、紅外溫度、重量參數(shù)、爐內(nèi)壓力值；

10、所述基于所述引晶控制參數(shù)控制生長爐內(nèi)的氧化鎵原料執(zhí)行引晶操作，得到初步生長的氧化鎵晶體的步驟包括：

11、按照第一提拉速度控制生長爐內(nèi)的提拉軸下降，并同步檢測提拉軸是否與籽晶相接觸；

12、當(dāng)檢測到提拉軸下降到與籽晶相接觸時，在預(yù)設(shè)熱電偶測試溫度、和紅外溫度和爐內(nèi)壓力值下，控制提拉桿繼續(xù)下降指定距離，完成引晶操作。

13、可選地，所述縮徑控制參數(shù)包括:第二提拉速度和輸出功率；

14、所述基于所述縮徑控制參數(shù)對所述引晶操作完成后的氧化鎵晶體進(jìn)行縮徑操作，得到縮小直徑的氧化鎵晶體的步驟包括：

15、同步控制輸出功率和第二提拉速度，當(dāng)輸出功率上升至預(yù)設(shè)功率值，得到縮小直徑的氧化鎵晶體。

16、可選地，所述放肩控制參數(shù)包括：輸出功率、熱電偶測試溫度、紅外溫度和爐內(nèi)壓力值；

17、所述基于所述放肩控制參數(shù)控制縮小直徑的氧化鎵晶體執(zhí)行放肩操作得到放大直徑的氧化鎵晶體的步驟包括：

18、實時監(jiān)測紅外溫度和爐內(nèi)壓力值，調(diào)整輸出功率使紅外溫度達(dá)到目標(biāo)溫度值，并判斷重量變化幅度是否處于增加狀態(tài)；

19、若重量變化幅度處于增加狀態(tài)且重量上升至目標(biāo)數(shù)值，則調(diào)節(jié)熱電偶測試溫度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，并根據(jù)當(dāng)前重量值來實時調(diào)整提拉速度，當(dāng)氧化鎵晶體重量值與當(dāng)前距離在預(yù)設(shè)放肩值時，完成放肩操作，得到放大直徑的氧化鎵晶體。

20、可選地，所述基于等徑控制參數(shù)對放大直徑的氧化鎵晶體進(jìn)行等徑操作得到直徑一致的氧化鎵晶體的步驟包括：

21、當(dāng)氧化鎵晶體的當(dāng)前提拉速度等于預(yù)設(shè)提拉速度時，記錄提拉軸的當(dāng)前位置和當(dāng)前氧化鎵晶體的重量值；

22、根據(jù)提拉軸的當(dāng)前位置和當(dāng)前氧化鎵晶體的重量值確定所述氧化鎵晶體的標(biāo)準(zhǔn)重量變化幅度和當(dāng)前重量變化幅度；

23、控制在預(yù)定的熱電偶測試溫度和爐內(nèi)壓力值下，基于所述氧化鎵晶體的標(biāo)準(zhǔn)重量變化幅度和當(dāng)前重量變化幅度控制生長爐的輸出功率，以及在所述輸出功率下對籽晶進(jìn)行向上提拉，以執(zhí)行等徑操作。

24、可選地，所述基于所述氧化鎵晶體的標(biāo)準(zhǔn)重量變化幅度和當(dāng)前重量變化幅度控制生長爐的輸出功率的過程具體包括：

25、基于所述氧化鎵晶體的提拉速度確定所述氧化鎵晶體的理論提拉路程；

26、當(dāng)所述標(biāo)準(zhǔn)重量變化幅度與預(yù)設(shè)增加率變量值之和大于等于所述當(dāng)前重量變化幅度，且所述標(biāo)準(zhǔn)重量變化幅度與預(yù)設(shè)增加率變量值之差小于等于所述當(dāng)前重量變化幅度時；

27、基于所述氧化鎵晶體的理論提拉路程調(diào)整所述生長爐的輸出功率；

28、當(dāng)所述標(biāo)準(zhǔn)重量變化幅度與預(yù)設(shè)增加率變量值之差大于所述當(dāng)前重量變化幅度時；

29、基于所述氧化鎵晶體的初始位置和理論提拉路程調(diào)整所述生長爐的輸出功率；

30、當(dāng)所述標(biāo)準(zhǔn)重量變化幅度預(yù)設(shè)增加率變量值之和小于所述當(dāng)前重量變化幅度時；

31、基于所述氧化鎵的當(dāng)前位置和理論提拉路程調(diào)整所述生長爐的輸出功率。

32、可選地，所述基于所述氧化鎵晶體的理論提拉路程調(diào)整所述生長爐的輸出功率的過程具體包括：

33、當(dāng)所述理論提拉路程大于所述氧化鎵晶體的當(dāng)前位置時，將所述生長爐的輸出功率調(diào)整為生長爐降溫速率相同的值；

34、當(dāng)所述理論提拉路程小于等于所述籽晶的當(dāng)前位置時，重新判斷所述標(biāo)準(zhǔn)重量變化幅度和所述當(dāng)前重量變化幅度的大小關(guān)系。

35、可選地，所述基于所述氧化鎵晶體晶的初始位置和理論提拉路程調(diào)整所述生長爐的輸出功率的過程具體包括：

36、判斷當(dāng)前所述氧化鎵晶體的等徑階段是否為首次等徑階段；

37、若當(dāng)前的等徑階段不為所述氧化鎵晶體的首次等徑階段，則進(jìn)行預(yù)設(shè)時間的暫停操作，降低當(dāng)前提拉速度為0，并將所述生長爐的輸出功率調(diào)整為預(yù)設(shè)功率；

38、當(dāng)所述氧化鎵晶體的理論提拉路程大于所述氧化鎵晶體的當(dāng)前位置時，將所述生長爐的功率調(diào)整為第一預(yù)設(shè)功率；

39、當(dāng)所述氧化鎵晶體的理論提拉路程小于等于所述氧化鎵晶體的當(dāng)前位置時，將所述生長爐的功率調(diào)整為第二預(yù)設(shè)功率。

40、可選地，所述基于所述氧化鎵晶體的初始位置和理論提拉路程調(diào)整所述生長爐的輸出功率的過程具體包括：

41、當(dāng)所述氧化鎵晶體的當(dāng)前位置大于所述理論拉脫距離與預(yù)設(shè)距離之和且所述氧化鎵晶體的當(dāng)前重量變化幅度小于預(yù)設(shè)拉脫率時，確定所述生長爐的提拉速度，基于所述提拉速度設(shè)置所述生長爐的輸出功率；

42、當(dāng)所述氧化鎵晶體的當(dāng)前位置小于等于所述理論拉脫距離與預(yù)設(shè)距離之和且所述當(dāng)前重量變化幅度大于理論增加率時，暫停當(dāng)前等徑操作，設(shè)置所述生長爐的輸出功率為第三預(yù)設(shè)功率；

43、當(dāng)所述氧化鎵晶體的當(dāng)前位置小于等于所述理論拉脫距離與預(yù)設(shè)距離之和且所述當(dāng)前重量變化幅度小于理論增加率時，設(shè)置當(dāng)前提拉速度為預(yù)設(shè)速度，并基于所述氧化鎵晶體的理論提拉路程和所述氧化鎵晶體的當(dāng)前位置確定所述生長爐的輸出功率。

44、第二方面，本實施例還公開了一種氧化鎵晶體的生長裝置，其中，包括：氧化鎵晶體生長的生長爐、與所述生長爐相連接的人機(jī)hm?i模塊和plc控制模塊；

45、所述人機(jī)hm?i模塊，用于獲取生長控制參數(shù)，并將生長控制參數(shù)傳輸至plc控制模塊；

46、所述plc控制模塊，用于根據(jù)接收到的生長控制參數(shù)輸出對生長爐中的氧化鎵晶體的生長控制信號，并將生長控制信號發(fā)送至生長爐；

47、所述生長爐，用于接收所述生長控制信號，并對氧化鎵晶體的生長過程執(zhí)行相應(yīng)的控制操作；

48、所述生長爐包括中空反應(yīng)腔體、設(shè)置在所述反應(yīng)腔體內(nèi)的提拉軸、升降溫控制器和重量傳感器；

49、所述提拉軸，用于根據(jù)接收到的生長控制參數(shù)對氧化鎵晶體的生長速度進(jìn)行控制；

50、所述升降溫控制器，用于根據(jù)接收到的溫度控制指令，調(diào)節(jié)反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度；

51、所述重量傳感器，用于采集所述反應(yīng)腔體內(nèi)氧化鎵晶體的重量數(shù)據(jù)，并將重量數(shù)據(jù)傳輸至plc控制模塊。

52、有益效果，本發(fā)明提供了一種氧化鎵晶體的生長控制方法及生長裝置，分別獲取引晶控制參數(shù)、縮徑控制參數(shù)、放肩控制參數(shù)和等徑控制參數(shù)，基于引晶控制參數(shù)控制生長爐內(nèi)的氧化鎵原料執(zhí)行引晶操作，得到初步生長的氧化鎵晶體；基于所述縮徑控制參數(shù)對所述引晶操作完成后的氧化鎵晶體進(jìn)行縮徑操作，得到縮小直徑的氧化鎵晶體；基于所述放肩控制參數(shù)控制縮小直徑的氧化鎵晶體執(zhí)行放肩操作得到放大直徑的氧化鎵晶體；基于等徑控制參數(shù)對放大直徑的氧化鎵晶體進(jìn)行等徑操作得到直徑一致的氧化鎵晶體。本實施例裝置及方法可以實現(xiàn)對氧化鎵晶體生長的自動控制，避免了人工操作時的穩(wěn)定性差和生長成本高的缺陷。