[发明专利]晶片承载器轨道

说明书

发明背景

发明领域

本发明的实施方案大体上涉及用于气相沉积的装置和方法，并且更具体地涉及化学气相沉积系统、反应器及其工艺。

相关技术的描述

光电器件或太阳能器件、半导体器件或其他电子器件通常通过利用多种制造工艺来处理衬底的表面而被制造。这些制造工艺可以包括沉积、退火、蚀刻、掺杂、氧化、氮化和许多其他工艺。外延层剥离技术(ELO)是较不普遍的用于制造薄膜器件和材料的技术，其中材料层被沉积至生长衬底上，然后被从生长衬底除去。外延层、膜或材料通过化学气相沉积(CVD)工艺或金属有机物CVD(MOCVD)工艺被生长或沉积在布置于生长衬底例如砷化镓晶片上的牺牲层上。然后，牺牲层在湿酸浴(wet acidbath)中被选择性地蚀刻掉，同时外延材料在ELO蚀刻过程期间被从生长衬底分离。被隔离的外延材料可以是薄层或膜，其通常被称为ELO膜或外延膜。每个外延膜通常对于特定的器件，例如光电器件或太阳能器件、半导体器件或其他电子器件包括多个不同组分的层。

CVD工艺包括通过气相化学前驱体(vapor phase chemical precursor)的反应来生长或沉积外延膜。在MOCVD工艺期间，化学前驱体中的至少一种是金属有机化合物，即具有金属原子和至少一个包含有机片段的配体的化合物。

对于非常不同的应用有多种类型的CVD反应器。例如，CVD反应器包括单一的或块体的晶片反应器、大气压力和低压力反应器、环境温度和高温反应器、以及等离子强化反应器。这些不同的设计提出了在CVD工艺期间遇到的多种挑战，例如耗尽效应、污染问题、反应器维护、处理能力和生产成本。

因此，需要在衬底上生长外延膜和材料比通过目前已知的CVD设备和工艺更有效、具有较少污染、较高处理能力和较低成本的CVD系统、反应器和工艺。

发明概述

本发明的实施方案大体上涉及用于化学气相沉积(CVD)工艺的装置和方法。在一个实施方案中，提供用于使晶片承载器在气相沉积反应器系统内漂浮和横移的晶片承载器轨道(wafer carrier track)，晶片承载器轨道包括：轨道组件的上部，其被布置在轨道组件的下部上；气体空腔，其被形成在轨道组件的上部和下部之间；导向路径，其沿着上部的上表面延伸；以及两个侧表面，两个侧表面沿着导向路径并且在导向路径上方并且平行于彼此延伸，其中导向路径在两个侧表面之间延伸。晶片承载器轨道还具有多个气体孔，多个气体孔在导向路径内并且从上部的上表面延伸，穿过上部，并且进入气体空腔中；以及被布置在轨道组件的一端处的上搭接接合部(upper lap joint)和被布置在轨道组件的相对端处的下搭接接合部，其中上搭接接合部沿着两个侧表面和导向路径的一部分延伸，并且下搭接接合部具有比轨道组件的导向路径和两个侧表面延伸得更远的上表面。在某些实施例中，轨道组件的上部和/或下部每个独立地包括石英。轨道组件的下部可以是石英板。轨道组件的上部和下部可以被熔合在一起。

在其他实施例中，气体口从轨道组件的上部的侧表面延伸，穿过轨道组件的上部的一部分，并且进入气体空腔中。气体口可以被用于使漂浮气体流动经过轨道组件的侧表面，流入气体空腔中并且从在轨道组件的上表面上的多个气体孔流出。多个气体孔的数量可以是约10个孔至约50个孔，优选约20个孔至约40个孔。每个气体孔可以具有在约0.005英寸至约0.05英寸、优选约0.01英寸至约0.03英寸的范围内的直径。

在另一个实施方案中，晶片承载器轨道具有被布置在导向路径上的漂浮晶片承载器(levitating wafer carrier)。在某些实施例中，漂浮晶片承载器具有被布置在下表面内的至少一个凹陷窝(indentation pocket)。在其他实施例中，漂浮晶片承载器具有被布置在下表面内的至少两个凹陷窝。

在其他实施方案中，晶片承载器轨道系统可以包括被布置为端至端串联的两个或更多个晶片承载器轨道。在一个实施方案中，提供晶片承载器轨道系统，包括：第一晶片承载器轨道的上搭接接合部，其被布置在第二晶片承载器轨道的下搭接接合部上；排气口，其被形成在第一晶片承载器轨道的上搭接接合部和第二晶片承载器轨道的下搭接接合部之间；以及第一导向路径，其在第一晶片承载器轨道的上表面上且与第二晶片承载器轨道的上表面上的第二导向路径对准。在某些实施例中，第二晶片承载器轨道的上搭接接合部可以被布置在第三晶片承载器轨道的下搭接接合部上。