一种化学气相沉积设备的制作方法

本发明涉及半导体加工设备，特别涉及一种化学气相沉积设备。

背景技术：

1、反应腔室是半导体器件制程中至关重要的腔室，其中化学气相沉积设备的反应腔室是由气体带入反应物及建立流场的。例如，在晶圆上生长外延层就是通过在反应腔室中有气体带入反应物在晶圆表面外延生长特定的单晶薄膜。例如在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延层得到的碳化硅同质外延片可进一步制成肖特基二极管、mosfet、igbt等功率器件。器件的设计对外延的质量性能要求高，同时外延的质量也受到衬底加工工艺的影响。

2、对于通过气相反应生长材料的反应腔室，其中反应腔室内温场的控制是影响气相反应的重要因素。为提高产能，通常在反应腔内平铺放置多片大尺寸衬底(例如8寸，12寸)同时进行沉积反应，因此要求反应腔室的体积足够大；反应腔室的体积越大，反应腔室内的温度越难达到热壁反应腔室的反应要求，因此会影响生长的外延层的均匀性和单晶薄膜的质量。由此造成外延生长的良率降低，生产效率降低。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中化学气相沉积设备存在的上述缺陷，本发明提供一种化学气相沉积设备，以解决上述一个或多个问题。

2、为了达到上述目的，本发明的化学气相沉积设备包括：

3、反应腔体，侧壁设有侧壁加热装置，顶部设置有喷淋装置；

4、承载装置，设置于所述反应腔体内，并沿所述反应腔体的轴向与所述喷淋装置相对；

5、所述喷淋装置包括喷淋主体、加热支撑部和中部加热装置，所述喷淋主体设置于所述反应腔体顶部，所述喷淋主体开设有若干工艺气体输送通道；所述加热支撑部自所述喷淋主体顶面贯穿所述喷淋主体并延伸至所述承载装置上方；所述中部加热装置位于所述反应腔体内并围设于所述加热支撑部的外侧壁；若干所述工艺气体输送通道围绕所述加热支撑部顶部设于所述喷淋主体顶部，并贯穿所述喷淋主体；所述中部加热装置、所述反应腔体、所述喷淋主体以及所述承载装置围成反应空间，若干所述工艺气体输送通道与所述反应空间内相通。

6、本发明所述化学气相沉积设备的有益效果在于：所述反应腔体侧壁设有侧壁加热装置，所述加热支撑部自所述喷淋主体顶面贯穿所述喷淋主体并延伸至所述承载装置上方且所述中部加热装置位于所述反应腔体内并围设于所述加热支撑部的外侧壁，有利于反应空间内温场均匀性。

7、可选地，所述的化学气相沉积设备还包括设于所述承载装置下方的底部加热装置以向所述反应空间提供热量。

8、可选地，所述化学气相沉积设备还包括旋转装置，所述旋转装置贯穿所述反应腔室底部，所述旋转装置的顶部转动连接所述承载装置，并与所述加热支撑部底部沿所述承载装置的轴向相对，所述底部加热装置围绕所述旋转装置设置。

9、可选地，所述化学气相沉积设备还包括设置于所述反应腔体内的内导流罩，所述内导流罩的侧部围绕所述中部加热装置，所述内导流罩底面朝向所述加热支撑部底部延伸并位于所述中部加热装置和所述承载装置之间，使所述中部加热装置朝向所述承载装置的正投影为所述内导流罩底部所阻挡，所述内导流罩、所述反应腔体、所述喷淋主体和所述承载装置围成所述反应空间。

10、可选地，所述加热支撑部包括与所述喷淋主体连接的顶部盖体，以及设于所述顶部盖体底面并延伸至所述承载装置上方的延伸部，所述中部加热装置围设于所述延伸部外侧壁，所述内导流罩设于所述顶部盖体下方，所述中部加热装置位于由所述顶部盖体、所述内导流罩与所述延伸部所围成的空间内。

11、可选地，所述顶部盖体可拆卸地设置于所述喷淋主体。

12、可选地，所述延伸部内部具有空腔，或者所述顶部盖体、所述内导流罩底面和所述延伸部围成所述空腔且所述中部加热装置围绕在所述空腔外。

13、可选地，所述空腔内为真空或充有隔热介质。

14、可选地，所述延伸部内设有冷却部。

15、可选地，所述侧壁加热装置外围设有外导流罩以遮蔽所述侧壁加热装置的侧壁，所述外导流罩沿所述反应腔体的周向设置并位于所述侧部加热装置和所述承载装置之间，所述喷淋主体、所述承载装置、所述内导流罩和所述外导流罩围成所述反应空间。

16、可选地，所述承载装置顶面位于所述反应空间内的区域设有至少一个载片区，每个所述载片区的边缘与所述中部加热装置之间的最小径向距离为所述载片区径向尺寸的5％～40％，每个所述载片区的边缘与所述侧壁加热装置之间的最小径向距离为所述载片区径向尺寸的5％～40％。

17、可选地，所述中部加热装置和/或所述侧壁加热装置的底面距离所述承载装置顶面的高度为所述反应空间高度的1％～20％。

18、可选地，所述中部加热装置包括至少2个中部发热体，至少2个所述中部发热体沿所述加热支撑部的轴向顺次围设于所述加热支撑部外壁，相邻所述中部发热体之间的距离不超过所述反应空间高度的10％。

19、可选地，所述侧壁加热装置包括与各所述中部发热体沿所述反应腔体径向一一对应设置的侧壁发热体，相邻所述侧壁发热体之间的距离不超过所述反应空间高度的10％。

20、可选地，所述若干工艺气体输送通道包括围绕所述加热支撑部的若干内层通道、围绕若干所述内层通道的若干中间通道，以及围绕若干所述中间通道的若干外层通道；所述内层通道和所述外层通道配置为供吹扫气体和/或载气流通，所述中间通道配置为供反应气体和/或反应气体和载气的混合气体流通，所述吹扫气体、所述反应气体以及所述载气的任意两者之间具有化学惰性。

技术特征：

1.一种化学气相沉积设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，还包括设于所述承载装置下方的底部加热装置以向所述反应空间提供热量。

3.根据权利要求2所述的化学气相沉积设备，其特征在于，还包括旋转装置，所述旋转装置贯穿所述反应腔室底部，所述旋转装置的顶部转动连接所述承载装置并与所述加热支撑部底部沿所述承载装置的轴向相对，所述底部加热装置围绕所述旋转装置设置。

4.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，还包括设置于所述反应腔体内的内导流罩，所述内导流罩的侧部围绕所述中部加热装置，所述内导流罩底面朝向所述加热支撑部底部延伸并位于所述中部加热装置和所述承载装置之间，使所述中部加热装置朝向所述承载装置的正投影为所述内导流罩底部所阻挡，所述内导流罩、所述反应腔体、所述喷淋主体和所述承载装置围成所述反应空间。

5.根据权利要求4所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述加热支撑部包括与所述喷淋主体连接的顶部盖体，以及设于所述顶部盖体底面并延伸至所述承载装置上方的延伸部，所述中部加热装置围设于所述延伸部外侧壁，所述内导流罩设于所述顶部盖体下方，所述中部加热装置位于由所述顶部盖体、所述内导流罩与所述延伸部所围成的空间内。

6.根据权利要求4所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述顶部盖体可拆卸地设置于所述喷淋主体。

7.根据权利要求4所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述延伸部内部具有空腔，或者所述顶部盖体、所述内导流罩底面和所述延伸部围成所述空腔且所述中部加热装置围绕在所述空腔外。

8.根据权利要求7所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述空腔内为真空或充有隔热介质。

9.根据权利要求5所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述延伸部内设有冷却部。

10.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述侧壁加热装置外围设有外导流罩以遮蔽所述侧壁加热装置的侧壁，所述外导流罩沿所述反应腔体的周向设置并位于所述侧部加热装置和所述承载装置之间，所述喷淋主体、所述承载装置、所述内导流罩和所述外导流罩围成所述反应空间。

11.根据权利要求10所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述承载装置顶面位于所述反应空间内的区域设有至少一个载片区，每个所述载片区的边缘与所述中部加热装置之间的最小径向距离为所述载片区径向尺寸的5％～40％，每个所述载片区的边缘与所述侧壁加热装置之间的最小径向距离为所述载片区径向尺寸的5％～40％。

12.根据权利要求10所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述中部加热装置和/或所述侧壁加热装置的底面距离所述承载装置顶面的高度为所述反应空间高度的1％～20％。

13.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述中部加热装置包括至少2个中部发热体，至少2个所述中部发热体沿所述加热支撑部的轴向顺次围设于所述加热支撑部外壁，相邻所述中部发热体之间的距离不超过所述反应空间高度的10％。

14.根据权利要求13所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述侧壁加热装置包括与各所述中部发热体沿所述反应腔体径向一一对应设置的侧壁发热体，相邻所述侧壁发热体之间的距离不超过所述反应空间高度的10％。

15.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述若干工艺气体输送通道包括围绕所述加热支撑部的若干内层通道、围绕若干所述内层通道的若干中间通道，以及围绕若干所述中间通道的若干外层通道；所述内层通道和所述外层通道配置为供吹扫气体和/或载气流通，所述中间通道配置为供反应气体和/或反应气体和载气的混合气体流通，所述吹扫气体、所述反应气体以及所述载气的任意两者之间具有化学惰性。

技术总结本发明提供一种化学气相沉积设备，其包括：反应腔体、承载装置和喷淋装置。喷淋装置包括喷淋主体、加热支撑部和中部加热装置。化学气相沉积设备中，中部加热装置、反应腔体、喷淋主体以及承载装置围成反应空间，喷淋主体开设的若干工艺气体输送通道围绕加热支撑部顶部设于喷淋主体顶部并与与反应空间内相通。反应腔体侧壁设有侧壁加热装置，加热支撑部自喷淋主体顶面贯穿喷淋主体并延伸至承载装置上方且中部加热装置位于反应腔体内并围设于加热支撑部的外侧壁，有利于反应空间内温场均匀性。技术研发人员：张志明,万飞华,徐春阳,邢志刚,张伟,周慧娟受保护的技术使用者：蓝河科技（绍兴）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11