一种气体水平流动的外延生长设备的制作方法

1.本发明涉及碳化硅材料制造设备领域，尤其涉及一种气体水平流动的外延生长设备。


背景技术：

2.sic器件向大尺寸、超高压、大电流方向的发展对外延层制备技术提出了极大挑战，包括超厚外延层生长、大尺寸高均匀性与低缺陷密度控制等方面。大功率器件的高耐压、低漏电等性能提升对sic外延层的缺陷控制要求越来越高，对设备工艺生产过程中超快生长速率下的杂质控制、颗粒控制和缺陷调控能力提出了更高要求。研究表明，外延层生长时间的增加或生长速率的提高很容易引起缺陷密度的大幅度增加或新缺陷的产生，导致无法满足器件的制造需求。
3.其中，反应室壁副反应物沉积引起的掉落物是造成外延层缺陷的一个重要因素。特别是对气体水平流动技术路线的外延生长设备，工艺气体从反应一端进从反应室另一端出实现水平层流，反应室顶面的副反应物更多，掉落物现象更为严重。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、可靠，有利于降低反应室壁副反应物沉积对工艺的影响，有效提高工艺稳定性和良率的气体水平流动的外延生长设备。
5.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
6.一种气体水平流动的外延生长设备，包括反应室，还包括用于往反应室上层通入隔离气体的上层进气装置、以及用于往反应室下层通入工艺气体和载气的下层进气装置。
7.作为上述技术方案的进一步改进：所述上层进气装置包括上层匀气室和上层输送管道，所述下层进气装置包括下层匀气室组件和下层输送管道组件，所述上层匀气室和下层匀气室组件一侧设有进气接头且另一侧设有多个匀气孔，所述上层输送管道一端与所述上层匀气室的匀气孔对接，另一端与所述反应室的上层对接，所述下层输送管道组件一端与所述下层匀气室组件的匀气孔对接，另一端与所述反应室的下层对接。
8.作为上述技术方案的进一步改进：所述下层匀气室组件包括中部匀气室和分设于中部匀气室两侧的侧边匀气室，所述下层输送管道组件包括与中部匀气室对接的中部输送管道以及与侧边匀气室对接的侧边输送管道。
9.作为上述技术方案的进一步改进：所述中部匀气室的宽度大于所述侧边匀气室的宽度，所述中部输送管道的宽度大于所述侧边输送管道的宽度。
10.作为上述技术方案的进一步改进：所述上层匀气室中部的匀气孔之间的间距大于两侧的匀气孔之间的间距，所述中部匀气室上匀气孔之间的间距大于侧边匀气室上匀气孔之间的间距。
11.作为上述技术方案的进一步改进：所述上层匀气室和下层匀气室组件的材质均为
不锈钢，所述上层输送管道和下层输送管道组件的材质均为高纯石英且与匀气孔对接的一端端面为不透明石英。
12.作为上述技术方案的进一步改进：所述隔离气体和载气均为氢气。
13.与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的气体水平流动的外延生长设备，利用上层进气装置往反应室上层通入隔离气体，利用下层进气装置往反应室下层通入工艺气体和载气，从而可以在反应室水平工艺气流层的上方形成一层隔离气流层，下层工艺气流层的工艺气体用于放置在反应室内的衬底上的外延生长，上层隔离气流层在工艺气流层与反应室顶面之间形成气帘隔离，减少反应室顶面的副反应物，进而减少掉落物，有利于提高工艺稳定性和良率，延长设备维护周期。
附图说明
14.图1是本发明气体水平流动的外延生长设备中的反应室的结构示意图。
15.图2是本发明中的下层进气装置的俯视结构示意图。
16.图3是本发明中的上层进气装置和下层进气装置进气侧的结构示意图。
17.图4是本发明中的上层匀气室和下层匀气室组件出气侧的结构示意图。
18.图中各标号表示：1、反应室；2、隔离气体；3、上层进气装置；31、上层匀气室；32、上层输送管道；4、工艺气体；5、下层进气装置；51、下层匀气室组件；511、中部匀气室；512、侧边匀气室；52、下层输送管道组件；521、中部输送管道；522、侧边输送管道；6、匀气孔；7、进气接头；8、衬底。
具体实施方式
19.以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
20.图1至图4示出了本发明气体水平流动的外延生长设备的一种实施例，本实施例的外延生长设备，包括反应室1，还包括用于往反应室1上层通入隔离气体2的上层进气装置3、以及用于往反应室1下层通入工艺气体4和载气的下层进气装置5。
21.该气体水平流动的外延生长设备，利用上层进气装置3往反应室1上层通入隔离气体2，利用下层进气装置5往反应室1下层通入工艺气体4和载气，从而可以在反应室1水平工艺气流层的上方形成一层隔离气流层，下层工艺气流层的工艺气体4用于放置在反应室1内的衬底8上的外延生长，上层隔离气流层在工艺气流层与反应室1顶面之间形成气帘隔离，减少反应室1顶面的副反应物，进而减少掉落物，有利于提高工艺稳定性和良率，延长设备维护周期。
22.进一步地，本实施例中，上层进气装置3包括上层匀气室31和上层输送管道32，下层进气装置5包括下层匀气室组件51和下层输送管道组件52，上层匀气室31和下层匀气室组件51一侧设有进气接头7且另一侧设有多个匀气孔6，上层输送管道32一端与上层匀气室31的匀气孔6对接，另一端与反应室1的上层对接，下层输送管道组件52一端与下层匀气室组件51的匀气孔6对接，另一端与反应室1的下层对接。隔离气体2通过上层匀气室31上的进气接头7进入上层匀气室31内，然后通过各匀气孔6进入上层输送管道32内，最后通过上层输送管道32进入反应室1上层，该种进气方式有利于保持上层输送管道32和反应室1上层的隔离气体2的均匀性；工艺气体4在载气的携带下通过下层匀气室组件51上的进气接头7进
入下层匀气室组件51，然后通过各匀气孔6进入下层输送管道组件52，最后通过下层输送管道组件52进入反应室1下层，该种进气方式有利于保持下层输送管道组件52和反应室1下层的工艺气体4的均匀性。其中，隔离气体2和载气优选采用氢气。
23.进一步地，本实施例中，下层匀气室组件51包括中部匀气室511和分设于中部匀气室511两侧的侧边匀气室512，下层输送管道组件52包括与中部匀气室511对接的中部输送管道521以及与侧边匀气室512对接的侧边输送管道522。该种结构的下层进气装置5，有利于保持反应室1下层中部及左右两侧工艺气体4的均匀性。
24.作为进一步优选的实施例，中部匀气室511的宽度大于侧边匀气室512的宽度，中部输送管道521的宽度大于侧边输送管道522的宽度。
25.作为进一步优选的实施例，上层匀气室31中部的匀气孔6之间的间距大于两侧的匀气孔6之间的间距，中部匀气室511上匀气孔6之间的间距大于侧边匀气室512上匀气孔6之间的间距，也即上层匀气室31和下层匀气室组件51的匀气孔6按照中部稀、两侧密的方式分布，有利于进一步保证反应室1下层中部及左右两侧工艺气体4均匀分布。
26.作为进一步优选的实施例，上层匀气室31和下层匀气室组件51的材质均为不锈钢，上层输送管道32和下层输送管道组件52的材质均为高纯石英且与匀气孔6对接的一端端面为不透明石英。不锈钢材质的匀气室，结构强度高，耐腐蚀性好，机械加工性能好；该种结构的输送管道，耐高温，化学稳定性好，耐腐蚀性好。
27.虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。