[发明专利]集成固态微波源的微波传输系统

说明书

本发明公开的一种集成固态微波源的微波传输系统，所述系统包括：固态发生器、阻抗匹配调节装置、微波传导元件和控制器，其中，所述固态发生器用于根据所接收的控制信号产生第一微波能量并输出至所述微波传导元件，所述固态发生器包括具有不同参数的多个固态微波源，且所述固态微波源基于氮化镓微波器件组成；所述微波传导元件用于将所述第一微波能量传输至微波负载；所述控制器用于产生控制信号以改变所述第一微波能量的一个或多个参数。本发明采用基于氮化镓的固态芯片组成固态微波源，可以实现对微波输出功率、频率和相位的精确调控；同时可实现百瓦级到万瓦级的微波发生器的集成，有助于整体微波系统的小型化和集成化，提高整体运行效率。

技术领域

本发明涉及微波传输技术领域，更具体的，涉及一种集成固态微波源的微波传输系统。

背景技术

在半导体材料处理中，等离子体发生器通常处于材料真空反应室的上游部分。在等离子体发生器中，能量通常耦合到流过位于微波腔中的等离子体放电管的气体，并且等离子体在气体中被微波能量激发。等离子产品通过等离子放电管向下游流动，进入工艺反应室，并通过与半导体材料表面反应而实现材料生长或表面处理。

微波对于多种不同应用中的材料加工、加热和等离子体生成具有非常重要的作用，这些过程包括加热，固化，烧结，融合，任何直接将微波能量耦合到固体，液体或气态材料中以改变该材料的化学或物理结构的过程。在半导体和其他等离子体处理应用中，强烈的微波放电在许多应用中都很重要，例如沉积、蚀刻、清洁、灰化和离子束生成。许多商业系统都适合微波处理。然而，大多数现有的微波处理技术的局限性在于它依赖于真空管技术来产生微波能量，大多数等离子和材料处理设备都基于工作在2.45GHz的家用和工业型磁控管。因此，对于等离子体激发过程存在功率和频率波动等缺点，造成等离子体的不稳定，进而损伤材料表面，应用范围受到限制。

目前商用的微波处理系统具有显着的缺点，限制了它们在某些应用中的使用，大多数用于烤箱。尽管这些系统中的一些使用谐振施加器或开槽波导，但这些系统中的大多数是多模式微波炉。在这些系统中，对于低电磁场区域，固化比高电磁场区域慢。现有基于磁控管的微波系统的另一个重要缺点是缺乏过程控制。在典型的烘箱式系统中，很难确定一个过程何时完成并纠正过程中的问题，例如过热。

另外，对于半导体材料处理、高端材料合成等方面，需要根据材料性能的不同而调整输入微波的频率和功率，而绝大多数市场销售的基于磁控管的微波发生系统都是以固定频率工作的振荡器，没有有效的电控手段来实时控制这些微波管的频率和功率。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成固态微波源的微波传输系统，可以实现对微波输出功率、频率和相位的精确调控；同时可实现百瓦级到万瓦级的微波发生器的集成，有助于整体微波系统的小型化和集成化，提高整体运行效率。

本发明第一方面提供了一种集成固态微波源的微波传输系统，所述包括：固态发生器、阻抗匹配调节装置、微波传导元件和控制器，其中，

所述固态发生器用于根据所接收的控制信号产生第一微波能量并输出至所述微波传导元件，所述固态发生器包括具有不同参数的多个固态微波源，且所述固态微波源基于氮化镓微波器件组成；

所述微波传导元件用于将所述第一微波能量传输至微波负载；

所述控制器用于产生控制信号以改变所述第一微波能量的一个或多个参数；其中，每个固态微波源的参数基于其它固态微波源的参数进行耦合设置，所述微波传导元件的参数是基于多个所述固态微波源的参数设置；

所述阻抗匹配调节装置用于耦合调节信号到所述微波传导元件上以改变所述第一微波能量的参数，得到第二微波能量。

本方案中，对每个所述固态微波源的参数进行耦合设置以获取所述固态发生器的目标状态，根据所述固态微波源在所述目标状态下的参数，对所述微波传导元件的尺寸和结构布局进行设置，其中，所述目标状态基于所述微波负载进行确定。