一种气相外延系统及其维护操作方法技术方案

本发明专利技术提供一种气相外延系统及其维护操作方法。外延系统包括载盘支撑装置、载盘、第一盖体、第二盖体、内腔室、外腔室、排气室；载盘支撑装置穿过第一盖体和第二盖体，第一盖体与载盘支撑装置连接；载盘设置于载盘支撑装置的顶部；内腔室的一端设有供气系统，另一端设有开口，载盘支撑装置可移动地设置于内腔室中；外腔室设于内腔室外部；排气室与外腔室堆叠设置，设于外腔室的一端，排气室与外腔室密封隔离，内腔室与排气室连通；排气室远离供气系统的一端设有开口，内腔室可移动地设置于外腔室和排气室中。本发明专利技术的气相外延系统通过引入内腔室和载盘支撑装置的双升降结构，简化了维护流程，提高了设备稼动率和良率。提高了设备稼动率和良率。提高了设备稼动率和良率。

【技术实现步骤摘要】
一种气相外延系统及其维护操作方法


[0001]本专利技术涉及半导体外延生长
，特别是涉及一种气相外延系统及其维护操作方法。

技术介绍

[0002]化合物半导体例如III
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V族半导体是第三代半导体材料的典型代表，具有禁带宽、电子饱和漂移速率高、击穿电场强度高、抗辐射强、介电常数小、热稳定性好和化学性能稳定等优点，广泛应用于发光二极管(LED)、激光二极管(LD)以及包括高功率、高频率、高温晶体管和集成电路的电子装置的各种半导体装置中。
[0003]为了生长III
‑
V族半导体，通常执行将多种气体源沉积到基底上的气相外延工艺，目前常见的有金属有机化学气相沉积(MOCVD)、高温高压合成法、分子束外延(MBE)和氢化物气相外延(HVPE)等。例如，在氢化物气相外延工艺中，III
‑
V族半导体通过热的气态金属卤化物(例如，GaCl或AlCl)与V族气体(例如NH3)反应而形成，其生长速率高、设备简单、制备成本低。
[0004]现有的气相外延系统多为单体式石英腔体，在大尺寸、量产型反应腔体设计中，往往需要加长腔体加热区用以确保径向传递温度均匀，导致上下料用时较长，维护不便。此外，通常在气相外延生产过程中，前驱物气体通过进气通道进入反应室后，扩散至整个反应室内混合均匀，反应室内壁和衬底托盘上都会发生寄生反应沉积一些寄生沉积物，这会对温度控制、衬底表面洁净度等产生影响，进而影响外延片的良率。现有技术在每次生长前都需要对反应室和衬底托盘通过工艺程序进行气体蚀刻反应与高温烘烤以实现自清洁，经一定周期后，再通过周期性大维护清洁整个石英炉管。上述清洁流程挤占了生长时间，导致设备稼动率低，且周期性大维护后，需要较长的恢复过程。该问题对于大尺寸反应腔而言尤为严重。
[0005]因此，有必要提出一种新的气相外延系统，解决上述问题。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种气相外延系统及其维护操作方法，用于解决现有技术中大尺寸反应腔不便于维护及稼动率低等问题。
[0007]为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提供了一种气相外延系统，包括：
[0008]载盘支撑装置；
[0009]第一盖体和第二盖体，所述第一盖体和所述第二盖体之间堆叠并通过紧固装置连接，所述载盘支撑装置穿过所述第一盖体和所述第二盖体，所述第一盖体与所述载盘支撑装置连接；
[0010]载盘，设置于所述载盘支撑装置的顶部；
[0011]内腔室，所述内腔室的一端设有供气系统，所述内腔室远离所述供气系统的另一端设有开口，所述第一盖体用于对所述内腔室的开口进行气密性开闭，所述载盘支撑装置
可移动地设置于所述内腔室中；
[0012]外腔室，设于所述内腔室外部；
[0013]排气室，与所述外腔室堆叠设置，设于所述外腔室远离所述供气系统的一端，所述排气室与所述外腔室密封隔离，所述内腔室与所述排气室连通；
[0014]所述外腔室排气室远离所述供气系统的一端设有开口，所述第二盖体用于对所述排气室外腔室的开口进行气密性开闭，所述内腔室可移动地设置于所述外腔室和所述排气室中。
[0015]作为本专利技术的一种可选方案，还包括旋转升举组件，所述旋转升举组件带动所述载盘支撑装置沿所述内腔室的轴向移动所述载盘。
[0016]作为本专利技术的一种可选方案，所述旋转升举组件还包括带动所述载盘绕所述内腔室的轴向进行旋转的旋转机构。
[0017]作为本专利技术的一种可选方案，所述外腔室中设有外部加热器。
[0018]在进一步的方案中，所述载盘支撑装置中靠近所述载盘的位置设有内部加热器。
[0019]作为本专利技术的一种可选方案，所述内部加热器包括位于所述载盘支撑装置顶部的平面加热器和套置于所述载盘支撑装置靠近顶部外围的环状加热器。
[0020]作为本专利技术的一种可选方案，所述排气室包括排气室环和排气管路；所述排气环连接至所述内腔室，用于引导残留气体从所述排气管路排出。
[0021]作为本专利技术的一种可选方案，所述外腔室中设有水冷管道。
[0022]作为本专利技术的一种可选方案，构成所述外腔室的材料包括金属材料。
[0023]作为本专利技术的一种可选方案，构成所述内腔室的材料包括石英、碳化硅、氧化铝或氮化硼中的一种或多种的组合。
[0024]本专利技术还提供了一种气相外延系统的维护操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0025]1)提供如上述任一方案中所述的气相外延系统；在外延生长时，装载有待处理的基板的所述载盘设置于所述载盘支撑装置的顶部，所述第一盖体、所述第二盖体均处于密封闭合状态，所述内腔室中通入工艺气体，在由所述载盘保持的基板上沉积；
[0026]2)在基板装载卸载时，打开所述第一盖体与所述第二盖体之间的紧固装置，所述第二盖体使得所述外腔室的开口保持闭合，所述第一盖体连同所述载盘及其上已生长好的所述基板沿所述内腔室朝向所述内腔室远离所述供气系统的一端进行轴向移动，从而传送出内腔室以完成所述基板的卸载；将新的待处理的基板放置于所述载盘上，沿所述内腔室朝向所述供气系统的一端进行轴向移动，从而传送入所述内腔室内以完成基板装载；
[0027]3)在内腔室清洁维护时，打开所述第二盖体，所述第二盖体连同所述第一盖体、所述内腔室和所述载盘支撑装置一起沿所述外腔室朝向远离所述供气系统的一端进行轴向移动，从而被传送出所述外腔室；更换所述内腔室及其中的待清洁的部件，并对更换下的部件进行清洗。
[0028]如上所述，本专利技术提供一种气相外延系统和维护操作方法，具有以下有益效果：
[0029]本专利技术提供的气相外延系统通过引入内腔室和载盘支撑装置的双升降结构，可以在不同工况下移动不同结构进出腔体，以便于设备维护，简化了维护流程，提高了设备稼动率和良率。进一步地，采用外部加热器和内部加热器的双加热装置的设置，可提升径向温度均匀性，减少炉体纵向长度，缩短上下料时间，且低温死区较少，可以减少反应物在腔体的
沉积，使得可连续生长炉次得以增加，而且由于沉积物减少，温度控制精确度和表面良率也有显著提升，有助于提升工艺稳定性。
附图说明
[0030]图1显示为本专利技术实施例中所提供的气相外延系统的例示性截面示意图。
[0031]图2显示为本专利技术实施例中所提供的气相外延系统分离载盘支撑装置的截面示意图。
[0032]图3显示为本专利技术实施例中所提供的气相外延系统分离内腔室和载盘支撑装置的截面示意图。
[0033]元件标号说明
[0034]101
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载盘支撑装置
[0035]102
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载盘
[0036]103
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内腔室
[0037]104
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外腔室
[0038]105
ꢀꢀ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气相外延系统，其特征在于，包括：载盘支撑装置；第一盖体和第二盖体，所述第一盖体和所述第二盖体之间堆叠并通过紧固装置连接，所述载盘支撑装置穿过所述第一盖体和所述第二盖体，所述第一盖体与所述载盘支撑装置连接；载盘，设置于所述载盘支撑装置的顶部；内腔室，所述内腔室的一端设有供气系统，所述内腔室远离所述供气系统的另一端设有开口，所述第一盖体用于对所述内腔室的开口进行气密性开闭，所述载盘支撑装置可移动地设置于所述内腔室中；外腔室，设于所述内腔室外部；排气室，与所述外腔室堆叠设置，设于所述外腔室远离所述供气系统的一端，所述排气室与所述外腔室密封隔离，所述内腔室与所述排气室连通；所述排气室远离所述供气系统的一端设有开口，所述第二盖体用于对所述排气室的开口进行气密性开闭，所述内腔室可移动地设置于所述外腔室和所述排气室中。2.根据权利要求1所述的气相外延系统，其特征在于，还包括旋转升举组件，所述旋转升举组件带动所述载盘支撑装置沿所述内腔室的轴向移动所述载盘。3.根据权利要求2所述的气相外延系统，其特征在于，所述旋转升举组件还包括带动所述载盘绕所述内腔室的轴向进行旋转的旋转机构。4.根据权利要求1所述的气相外延系统，其特征在于，所述外腔室中设有外部加热器。5.根据权利要求4所述的气相外延系统，其特征在于，所述载盘支撑装置中靠近所述载盘的位置设有内部加热器。6.根据权利要求5所述的气相外延系统，其特征在于，所述内部加热器包括位于所述载盘支撑装置顶部的平面加热器和套置于所述载盘支撑装置靠近顶部外围的环状加热器。7.根据权利要求1所述的气相外延系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林桂荣，
申请(专利权)人：楚赟精工科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：