[发明专利]化学气相沉积设备及碳化硅外延层制备方法

说明书

本发明提供一种化学气相沉积设备，包括：备样室、操作室、反应室以及取样室。其中，备样室适用于提供放置装载有衬底晶圆片的托盘的空间；操作室，包括：机械手以及陷气阱，机械手适用于抓取备样室中的托盘并输运至对应的反应室；陷气阱适用于排空进入操作室的气体；反应室，包括：多个生长室以及中转室，多个生长室分别适用于提供生长相应外延层的反应空间；中转室适用于在多个生长室同时生长对应的外延层时，对多个托盘提供暂存的空间；取样室，适用于放置装载有反应完成的晶圆片的托盘；其中，操作室配置为设置于化学气相沉积设备的中心，其他各室配置为设置于操作室的周围；操作室与其它各室之间通过阀门连接。

技术领域

本发明涉及化学气相沉积设备以及制造碳化硅外延晶片的技术领域，具体涉及一种化学气相沉积设备及碳化硅外延层制备方法。

背景技术

化学气相沉积技术是一种被广泛应用于半导体制备领域的技术，通过将一种或多种气源通入反应腔内，在设定的反应条件下在对应衬底表面生长或沉积单晶或多晶薄膜。

传统化学气相沉积设备采用单腔室结构，在同一个腔室中实现多重外延层的制备。由于掺杂不同元素的外延层制备条件互不相同，在多层结构外延层的制备过程中，反应环境中存在多种气源相互串扰，从而影响制备的外延层的纯度以及品质。此外，传统化学气相沉积设备由于其单腔室结构，导致无法同时生长多种外延层：即必须在生长完成某一层外延层后，再调整反应气氛，进行后续诸多层的制备，使得多层结构的外延层的制备效率较低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种化学气相沉积设备，包括：

备样室，适用于提供放置装载有衬底晶圆片的托盘的空间；

操作室，包括：

机械手，适用于自动抓取上述备样室中的上述托盘并输运至对应的反应室；

陷气阱，适用于排空进入上述操作室的气体；

上述反应室，包括：

第一生长室，适用于提供生长缓冲层的反应空间；

第二生长室，适用于提供生长N型外延层的反应空间；

第三生长室，适用于提供生长P型外延层的反应空间；以及

中转室，适用于在上述第一生长室、上述第二生长室以及上述第三生长室同时生长对应的外延层时，对多个上述托盘提供暂存的空间；

取样室，适用于放置装载有反应完成的晶圆片的托盘；

其中，上述操作室配置为设置于化学气相沉积设备的中心，上述备样室、上述反应室以及上述取样室配置为设置于上述操作室的周围；上述操作室与其它各室之间通过阀门连接。

根据本发明的实施例，上述备样室、上述反应室以及上述取样室被配置为真空室；多个上述真空室分别配置有独立的气体入口以及气体出口；多个上述气体出口与不锈钢气管连接后并联，并通过真空泵将反应残余气体抽至尾气塔。

根据本发明的实施例，上述机械手的材质为石墨以及碳化硅陶瓷中的一种；上述机械手具有分别沿X轴、Y轴以及Z轴三个方向移动的功能。

根据本发明的实施例，上述机械手包括弹力绳盒、弹力绳收纳轮、电机和可动指盘；上述弹力绳盒，适用于放置弹力绳；上述可动指盘上配置有多组可动指；其中，在上述电机的驱动下，上述弹力绳收纳轮收紧弹力绳，以使得上述可动指带动弹簧向轴心移动，进而抓住装载有晶圆片的托盘；撤掉电机后，上述弹簧收缩，带动上述可动指朝着远离轴心的方向移动，进而松开上述装载有晶圆片的托盘。

根据本发明的实施例，陷气阱包括：上部和下部；

上述上部包括：

整面铺设的入气孔，适用于提供将惰性气体通入上述操作室的入口；