調節mocvd反應室壓力克服led外延結構霧邊的方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明揭示了調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法及系統，通過正壓生成單元接收到MOCVD處于空閑狀態的信號時，發信號將MOCVD上用于通入氮氣的質量流量控制器的流量參數設置為a升,同時將MOCVD上的尾氣蝶閥調整為關閉，并實時接收壓力計測得的MOCVD反應室內的壓力值信號，確認壓力值是否達到765?770torr；正壓保持單元：接受到壓力值達到765?770torr的信號時，發信號保持所述質量流量控制器的流量為a，并增大所述尾氣蝶閥開角，使尾氣蝶閥的出氣量與質量流量控制器的進氣量保持平衡。本發明通過使MOCVD設備在空閑狀態下，反應室內形成正壓，從而防止空氣和水進入反應室中，避免外延結構出現霧邊的情況，能夠避免現有技術需要恢復，造成產能損失的問題；自動化程度高。
【專利說明】
調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法及系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種克服LED外延結構霧邊的方法及系統，尤其涉及一種調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法及系統。
【背景技術】
[0002]發光二極管(LED)是一種能夠把電能轉化成光能的電子元件，它與普通二極管一樣包括一個PN結，也具有單向導電性，當給發光二極管加上正向電壓后，從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子，在PN結附近數微米內進行復合，產生自發輻射的熒光;不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態不同，當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發出的光的波長越短，常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。
[0003]目前LED外延結構生長技術主要采用有機金屬化學氣相沉積方法，通過MOCVD設備實現，外延片在生長完成后，表面一般很光滑；然而采用一些型號，如型號為K465i/C4的MOCVD設備進行LED外延結構生長時，最終產出的產品經常會出現霧邊的問題，即外延結構的表面的晶體看起來像白色的霧一樣，產品質量低，需要進行改進。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是為了解決現有技術中存在的上述問題，提供一種調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法及系統。
[0005]本發明的目的將通過以下技術方案得以實現:
調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，包括如下步驟:
SI，正壓生成步驟:接收到MOCVD處于空閑狀態的信號時，發信號將MOCVD上用于通入氮氣的質量流量控制器的流量參數設置為a升，同時將MOCVD上的尾氣蝶閥調整為關閉，并實時接收壓力計測得的MOCVD反應室內的壓力值信號，確認壓力值是否達到765-770torr。
[0006]S2，正壓保持步驟:接受到壓力值達到765-770torr的信號時，發信號保持所述質量流量控制器的流量為a，并增大所述尾氣蝶閥開角，使尾氣蝶閥的出氣量與質量流量控制器的進氣量保持平衡。
[0007]優選的，所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其中:所述質量流量控制器的流量參數a為75-80升。
[0008]優選的，所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其中:所述尾氣蝶閥開角增大到其完全打開狀態的80%。
[0009]優選的，所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其中:還包括如下步驟:
S3，工作狀態壓力生成步驟:接收到MOCVD切換到工作狀態的工作信號及工作壓力值的信號時，發信號將所述質量流量控制器的流量參數設置為b升，同時，將MOCVD上的尾氣蝶閥的開角調整為最大狀態;并實時接收壓力計測得的MOCVD反應室內的壓力值，確認是否達到設定的工作壓力值； S4，工作狀態壓力保持步驟:當接收到壓力值達到設定的工作壓力值信號時，發信號保持質量流量控制器的流量為b，減小所述尾氣蝶閥開角，使尾氣蝶閥的出氣量與質量量控制器的進氣量保持平衡。
[0010]優選的，所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其中:所述質量流量控制器的流量參數b為40升。
[0011 ]優選的，所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其中:所述尾氣蝶閥開角減小到完全打開狀態的30%。
[0012]優選的，所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其中:所述MOCVD的空閑狀態信號和工作狀態信號通過傳感器輸入或人工通過軟件后臺輸入。
[0013]優選的，所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其中:還包括S5，分析步驟:根據當前壓力值、要達到的目標壓力值、質量流量控制器的流量參數以及尾氣蝶閥的開角大小確定壓力調整所需用時并實時更新。
[0014]調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的系統，包括
正壓生成單元，用于在接收到MOCVD處于空閑狀態的信號時，發信號將MOCVD上用于通入氮氣的質量流量控制器的流量參數設置為a升，同時將MOCVD上的尾氣蝶閥調整為關閉，并實時接收壓力計測得的MOCVD反應室內的壓力值信號，確認壓力值是否達到765-770torr；
正壓保持單元，用于在接受到壓力值達到765-770torr的信號時，發信號保持所述質量流量控制器的流量為a，增大所述尾氣蝶閥開角，使尾氣蝶閥的出氣量與質量流量控制器的進氣量保持平衡；
工作狀態壓力生成單元，用于在接收到MOCVD切換到工作狀態的工作信號及工作壓力值的信號時，發信號將所述質量流量控制器的流量參數設置為b升，同時，將MOCVD上的尾氣蝶閥的開角調整為最大狀態;并實時接收壓力計測得的MOCVD反應室內的壓力值，確認是否達到設定的工作壓力值；
以及，工作狀態壓力保持單元，用于在接收到壓力值達到設定的工作壓力值信號時，發信號保持質量流量控制器的流量為b，減小所述尾氣蝶閥開角，使尾氣蝶閥的出氣量與質量量控制器的進氣量保持平衡。
[0015]優選的，所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的系統，其中:還包括分析單元，用于根據當前壓力值、要達到的目標壓力值、質量流量控制器的流量參數以及尾氣蝶閥的開角大小確定壓力調整所需用時并實時更新。
[0016]本發明技術方案的優點主要體現在:
本發明設計精巧，操作簡單，通過控制于MOCVD設備在空閑狀態下的壓力值，使反應室內形成正壓，從而防止空氣和水進入反應室中，能夠有效的避免外延結構出現霧邊的情況，同時能夠有效的避免現有技術的MOCVD設備由于進水、空氣等需要恢復，耗時長，造成一定的產能損失的問題;并且，整個調整過程自動控制，自動化程度高，效率高。
[0017]通過合理設置質量流量傳感器的流量參數和反應室的標準壓力值，既能夠有效的保證設備運行正常，又能最大程度的提高反應室內的壓力調整速率，提高效率;并且通過合理設置蝶閥開腳與質量流量控制器的流量參數的匹配度，能夠最大程度的保持反應室內壓力的穩定性。
[0018]結合多種狀態提示，能夠便于工作人員及時了解反應室內的壓力狀態，不需要時刻關注壓力計的數值，提高了操作的便利性。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的系統機構示意圖；
圖2是本發明的正壓生成和保持過程示意圖；
圖3是本發明的工作狀態壓力生成和保持過程示意圖。
【具體實施方式】
[0020]本發明的目的、優點和特點，將通過下面優選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋。這些實施例僅是應用本發明技術方案的典型范例，凡采取等同替換或者等效變換而形成的技術方案，均落在本發明要求保護的范圍之內。
[0021]發明人研究發現，之所以出現霧邊的情況，很大一部分原因是由于本實施例中的型號為K465i/C4的MOCVD設備在空閑狀態下，反應室內部壓力值設定為15torr，小于大氣壓力，因此，當MOCVD機臺硬件部分有微漏時，外界環境中的空氣、水分會進入到反應室中，不僅造成霧邊情況，還會使產品光電性能異常，這是因為空氣中含有各種雜質和水氣，在材料的生長過程中引入的雜質和水氣會破壞晶體的形成，形成非常多的外延缺陷，一直延伸至表面，從而導致表面看起來像白色的霧一樣，即霧邊；同時，這些缺陷還會破壞P型層/N型層/發光層，從而導致產品光電性能異常。
[0022]因此，本發明提供了一種通過調整MOCVD設備在空閑狀態下，反應室內部的壓力值，使反應室內部形成正壓，從而防止空氣和水氣進入反應室中，以克服LED外延結構霧邊問題的系統。
[0023]如附圖1所示，其包括集成于一個控制芯片中的正壓生成單元1、正壓保持單元2，工作狀態壓力生成單元3以及工作狀態壓力保持單元4;所述控制芯片連接所述MOCVD上的質量流量控制器、尾氣蝶閥以、壓力計以及狀態顯示裝置。
[0024]其中，所述正壓生成單元I用于在接收到MOCVD處于空閑狀態的信號時，發信號將MOCVD上用于通入氮氣的質量流量控制器的流量參數設置為a升，同時將MOCVD上的尾氣蝶閥調整為關閉，并實時接收壓力計測得的MOCVD反應室內的壓力值信號，確認壓力值是否達到765-770torro
[0025]所述正壓保持單元2用于在接受到壓力值達到765-770torr的信號時，發信號保持所述質量流量控制器的流量為a，所述質量流量控制器的流量參數a為75-80升，優選為80升，同時，增大所述尾氣蝶閥開角，使所述尾氣蝶閥的出氣量與質量流量控制器的進氣量保持平衡。
[0026]并且，發明人研究發現，空閑狀態下，為了形成正壓，所述反應室內的壓力值必須大于等于大氣壓，即大于等于760torr，而本實施例中之所以設置為765-770torr是因為，如果小于765torr時，一旦大氣壓出現波動，仍有可能大氣壓大于反應室內設定的值，也就仍然會出現空氣和水進入反應室的問題;如果大于770torr，過高的壓力會造成DOWN機影響，降低產能，并且從當前壓力值調整到目標壓力值所需的時間也會越長，效率低。
[0027]另一方面，發明人研究發現，當所述質量流量傳感器的流量為75-80升時，反應室內的壓力值從工作狀態的壓力值調整到765-770torr的速率最佳，如果低于此流量，那么調整速率會降低;如果大于此流量，那么會接近質量傳感器的所能承受的量程范圍，導致質量傳感器受損。
[0028]另外，根據流體力學及數學建模，經發明人研究推算出反應室壓力與流量及蝶閥開角滿足如下的公式:
P OC k.C.ν/θ
其中，？為反應室壓力，C為進入反應室氣體濃度，V氣體流量，Θ為蝶閥開角，k為系數。
[0029]經推算，當質量流量控制器的流量75?80升時，對應尾氣蝶閥開角為完全打開狀態的80%，即尾氣蝶閥的實際角度為90°*80%=72°，才能達到反應腔765?770torr，且保持穩定狀態。
[0030]所述工作狀態壓力生成單元3用于在接收到MOCVD切換到工作狀態的工作信號及工作壓力值的信號時，發信號將所述質量流量控制器的流量參數設置為b升，所述質量流量控制器的流量參數b為40升；同時，將MOCVD上的尾氣蝶閥的開角調整為最大狀態;并實時接收壓力計測得的MOCVD反應室內的壓力值，確認是否達到設定的工作壓力值。
[0031]所述工作狀態壓力保持單元4用于在接收到壓力值達到設定的工作壓力值信號時，發信號保持質量流量控制器的流量為40升，減小所述尾氣蝶閥開角，使尾氣蝶閥的出氣量與質量量控制器的進氣量保持平衡。根據上述公式研究得出，當質量流量控制器的流量40升時，對應尾氣蝶閥開角為完全打開狀態的30%，即尾氣蝶閥的實際角度為90° *30%=27°，才能使反應室內的壓力保持穩定狀態。
[0032]并且，所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的系統還包括分析單元5，所述分析單元5與所述正壓生成單元1、正壓保持單元2，工作狀態壓力生成單元3以及工作狀態壓力保持單元4分別通信，其用于根據當前壓力值、要達到的目標壓力值、質量流量控制器的流量參數以及尾氣蝶閥的開角大小確定壓力調整所需用時并實時更新。
[0033]進一步，所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的系統還包括核查單元，用于在反應室內的壓力值達到目標值后，實時接收壓力計測得的壓力值，并且當壓力值的波動超過設定幅度時，向所述狀態顯示裝置發送播放語音提醒的信號，使工作人員能夠及時知曉反應室內壓力波動情況，避免異常情況發生。
[0034]上述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的系統工作時，如附圖2-附圖3所示，其過程如下:
通過傳感器輸入或人工通過軟件后臺輸入所述MOCVD處于的空閑狀態信號。
[0035]SI，正壓生成步驟:所述正壓生產單元I接收到MOCVD處于空閑狀態的信號時，發信號將所述MOCVD上用于通入氮氣的質量流量控制器的流量參數設置為80升，同時將MOCVD上的尾氣蝶閥調整為關閉，此時，所述質量流量控制器不斷向反應室內輸入氮氣，隨著氮氣的輸入，反應室內的壓力逐步增加，壓力計實時監測反應室內的壓力值，并傳送給所述控制芯片，控制芯片中的正壓生成單元I實時接收壓力計測得的MOCVD反應室內的壓力值信號，確認壓力值是否達到765-770torr，優選為765torr，當所述反應室內的壓力值達到765-770torr時，發信號給所述狀態顯示裝置進行語音提醒或者進行正常狀態顯示，以便工作人員能夠確認反應室內壓力達到設定值。
[0036]S2，正壓保持步驟:所述正壓保持單元2同時接收所述壓力計測得的壓力值信號，當接受到壓力值達到765-770torr的信號時，所述正壓保持單元2發信號保持所述質量流量控制器的流量為75-80升，并增大所述尾氣蝶閥開角，使尾氣蝶閥的出氣量與質量流量控制器的進氣量保持平衡。
[0037]經發明人研究發現，當質量流量控制器的流量為75-80升時，所述尾氣蝶閥開角增大到其完全打開狀態的80%，即90°*80%=72°，此時能夠達到進出氣量的最佳平衡狀態，從而保證壓力值的穩定狀態。
[0038]此時，由于反應室內的壓力大于大氣壓力，所以反應室外的空氣和水無法進入到反應室中，也就不會產生現有技術中的產品霧邊問題。
[0039]當MOCVD設備從空閑狀態轉變到工作狀態時，通過傳感器輸入或人工通過軟件后臺輸入所述MOCVD需要轉變到工作狀態的信號，并人工輸入工作壓力值。
[0040]S3，工作狀態壓力生成步驟:所述工作狀態壓力生成單元3接收到MOCVD切換到工作狀態的工作信號及工作壓力值的信號時，發信號將所述質量流量控制器的流量參數設置為40升。
[0041]同時，所述工作狀態壓力生成單元3發信號將所述尾氣蝶閥的開角調整為最大狀態;此時，反應室內氣體流出量大于氣體輸入量，因此，反應室內壓力逐步降低，工作狀態壓力生成單元3實時接收壓力計測得的MOCVD反應室內的壓力值，確認是否達到設定的工作壓力值;當反應室內的壓力達到設定的工作壓力值后，發信號給所述狀態顯示裝置進行顯示，以便工作人員及時知道反應室內壓力滿足外延結構生長的要求。
[0042]S4，工作狀態壓力保持步驟:當所述工作狀態壓力生成單元3接收到壓力值達到設定的工作壓力值的信號時，發信號保持質量流量控制器的流量為40升，減小所述尾氣蝶閥開角到30%，使尾氣蝶閥的出氣量與質量量控制器的進氣量保持平衡。
[0043]進一步，本系統工作時還包括S5，分析步驟:所述分析單元5接收當前壓力值、要達到的目標壓力值、質量流量控制器的流量參數以及尾氣蝶閥的開角大小，并根據內置公式計算壓力調整所需用時并實時更新，同時將得到的時間信號傳輸給狀態顯示裝置進行顯示，以便工作人員能夠實時了解壓力調整的用時，從而便于安排壓力調整時間內的其他工作。
[0044]本發明尚有多種實施方式，凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術方案，均落在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其特征在于，包括如下步驟: SI，正壓生成步驟:接收到MOCVD處于空閑狀態的信號時，發信號將MOCVD上用于通入氮氣的質量流量控制器的流量參數設置為a升，同時將MOCVD上的尾氣蝶閥調整為關閉，并實時接收壓力計測得的MOCVD反應室內的壓力值信號，確認壓力值是否達到765-770torr; S2，正壓保持步驟:接受到壓力值達到765-770torr的信號時，發信號保持所述質量流量控制器的流量為a，并增大所述尾氣蝶閥開角，使尾氣蝶閥的出氣量與質量流量控制器的進氣量保持平衡。2.根據權利要求1所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其特征在于:所述質量流量控制器的流量參數a為75-80升。3.根據權利要求1所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其特征在于:所述尾氣蝶閥開角增大到其完全打開狀態的80%。4.根據權利要求1所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其特征在于:還包括如下步驟: S3，工作狀態壓力生成步驟:接收到MOCVD切換到工作狀態的工作信號及工作壓力值的信號時，發信號將所述質量流量控制器的流量參數設置為b升，同時，將MOCVD上的尾氣蝶閥的開角調整為最大狀態;并實時接收壓力計測得的MOCVD反應室內的壓力值，確認是否達到設定的工作壓力值； S4，工作狀態壓力保持步驟:當接收到壓力值達到設定的工作壓力值信號時，發信號保持質量流量控制器的流量為b，減小所述尾氣蝶閥開角，使尾氣蝶閥的出氣量與質量量控制器的進氣量保持平衡。5.根據權利要求3所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其特征在于:所述質量流量控制器的流量參數b為40升。6.根據權利要求3所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其特征在于:所述尾氣蝶閥開角減小到完全打開狀態的30%。7.根據權利要求3所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其特征在于:所述MOCVD的空閑狀態信號和工作狀態信號通過傳感器輸入或人工通過軟件后臺輸入。8.根據權利要求1-7任一所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的方法，其特征在于:還包括S5，分析步驟:根據當前壓力值、要達到的目標壓力值、質量流量控制器的流量參數以及尾氣蝶閥的開角大小確定壓力調整所需用時并實時更新。9.調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的系統，其特征在于:包括 正壓生成單元，用于在接收到MOCVD處于空閑狀態的信號時，發信號將MOCVD上用于通入氮氣的質量流量控制器的流量參數設置為a升，同時將MOCVD上的尾氣蝶閥調整為關閉，并實時接收壓力計測得的MOCVD反應室內的壓力值信號，確認壓力值是否達到765-770torr； 正壓保持單元，用于在接受到壓力值達到765-770torr的信號時，發信號保持所述質量流量控制器的流量為a，增大所述尾氣蝶閥開角，使尾氣蝶閥的出氣量與質量流量控制器的進氣量保持平衡； 工作狀態壓力生成單元，用于在接收到MOCVD切換到工作狀態的工作信號及工作壓力值的信號時，發信號將所述質量流量控制器的流量參數設置為b升，同時，將MOCVD上的尾氣蝶閥的開角調整為最大狀態;并實時接收壓力計測得的MOCVD反應室內的壓力值，確認是否達到設定的工作壓力值； 以及，工作狀態壓力保持單元，用于在接收到壓力值達到設定的工作壓力值信號時，發信號保持質量流量控制器的流量為b，減小所述尾氣蝶閥開角，使尾氣蝶閥的出氣量與質量量控制器的進氣量保持平衡。10.根據權利要求9所述的調節MOCVD反應室壓力克服LED外延結構霧邊的系統，其特征在于:還包括分析單元，用于根據當前壓力值、要達到的目標壓力值、質量流量控制器的流量參數以及尾氣蝶閥的開角大小確定壓力調整所需用時并實時更新。
【文檔編號】C23C16/18GK106086810SQ201610490056
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】陸俊, 徐濤, 蔡金, 宋景峰, 彭慶
【申請人】蘇州新納晶光電有限公司