[发明专利]半导体晶圆外延生长装置及其工作方法

权利要求书

1.一种半导体晶圆外延生长装置，其包括外延生长系统和光学表面分析系统，其特征在于，所述外延生长系统包括生长腔体和石墨基座，所述光学表面分析系统包括石墨盘转速探测器、电机反馈系统和信号分析系统，所述石墨基座设置在生长腔体的底部，所述生长腔体的顶部设有正对该石墨基座的正入射窗口和倾斜朝向该石墨基座的斜入射窗口、信号接收窗口，所述正入射窗口外侧设有与其相对的正入射激光器和第一信号接收器，所述斜入射窗口外侧设有与其相对的斜入射激光器，所述信号接收窗口外侧设有与其相对的第二信号接收器，所述石墨盘转速探测器对应石墨基座的位置设置在生长腔体外侧，并能探测该石墨基座的转速，该石墨盘转速探测器和电机反馈系统相连接，所述信号分析系统分别与所述第一信号接收器、第二信号接收器、斜入射激光器、正入射激光器和电机反馈系统相连接。

2.根据权利要求1所述的半导体晶圆外延生长装置，其特征在于，所述石墨基座的外形轮廓为圆形。

3.根据权利要求1或2所述的半导体晶圆外延生长装置，其特征在于，所述石墨基座的表面设有碳化硅多晶层或碳化钽镀层。

4.根据权利要求1或2所述的半导体晶圆外延生长装置，其特征在于，所述斜入射激光器射出的激光与石墨基座的放置基面夹角大于20度。

5.根据权利要求2所述的半导体晶圆外延生长装置，其特征在于，所述正入射窗口、斜入射窗口和信号接收窗口均设有石英盖片封闭。

6.根据权利要求5所述的半导体晶圆外延生长装置，其特征在于，所述正入射激光器、第一信号接收器、斜入射激光器和第二信号接收器的安装移动平面分别与其相对应的石英盖片相平行，且能于各自的安装移动平面上作平移动作。

7.根据权利要求6所述的半导体晶圆外延生长装置，其特征在于，所述安装移动平面的外形尺寸小于或等于石英盖片的外形尺寸。

8.一种权利要求1-7任意一项所述的半导体晶圆外延生长装置的工作方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)将晶圆衬底放入位于生长腔体中的石墨基座上进行刻蚀；

(2)正入射激光器发出垂直于晶圆衬底表面的激光辐照在该晶圆衬底上，与此同时，斜入射激光器发出与晶圆衬底表面夹角大于20度，但不垂直于该晶圆衬底表面的激光辐照在该晶圆衬底上；

(3)石墨基座带动晶圆衬底做旋转动作，并结合正入射激光器和斜入射激光器在各自安装移动平面上作平移动作，使得正入射激光器和斜入射激光器发出的激光能辐照到晶圆衬底的各个部位；

(4)通过第一信号接收器和第二信号接收器对晶圆衬底的各个部位的反射光和散射光进行接收并反馈至信号处理系统进行对比和分析，获得整个晶圆衬底的表面信息收集；

(5)根据收集的表面信息实时优化刻蚀工艺参数，使得晶圆衬底表面缺陷数量降低；

(6)向生长腔体通入工艺气体进行外延生长，重复步骤(3)-(4)，实时收集晶圆的表面信息，并根据所收集的表面信息实时优化外延生长工艺参数，使得晶圆外延层形貌缺陷密度减少。

9.根据权利要求8所述的半导体晶圆外延生长装置的工作方法，其特征在于，所述石墨基座在做旋转动作时由石墨盘转速探测器对石墨基座的旋转数据进行收集，并通过电机反馈系统反馈至信号分析系统。