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1、(10)申请公布号 CN 102181923 A (43)申请公布日 2011.09.14 CN 102181923 A *CN102181923A* (21)申请号 201110108818.1 (22)申请日 2011.04.28 C30B 25/12(2006.01) C30B 25/02(2006.01) (71)申请人 浙江昀丰新能源科技有限公司 地址 321037 浙江省金华市金东区傅村镇杨 家村 (72)发明人 左然 徐永亮 刘自强 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 魏晓波 逯长明 (54) 发明名称 气相外延装置和气相外延方法 (57) 。
2、摘要 本发明公开了一种气相外延装置和气相外延 方法， 公开的气相外延装置包括反应腔和设于所 述反应腔内部的若干反应气体喷淋头、 所述若干 反应气体喷淋头位置对应的若干托盘， 以及驱动 所述托盘的动力轴， 所述动力轴包括公转轴和若 干自转轴， 所述自转轴与所述托盘一一对应 ； 各 所述托盘与各所述自转轴连接， 或交替地与所述 公转轴和各所述自转轴连接。利用本发明所提供 的气相外延装置和气相外延方法， 既可以有效减 少化学气相外延时流动失稳， 减少寄生反应的发 生 ； 又可以有效解决量子阱的厚度控制问题， 为 不同的异质结生长过程提供不同的选择， 提高了 半导体元件的质量。 (51)Int.Cl.。
3、 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 4 页 CN 102181927 A1/1 页 2 1. 一种气相外延装置， 包括反应腔和设于所述反应腔内部的若干反应气体喷淋头、 与 所述若干反应气体喷淋头位置对应的若干托盘， 以及驱动所述托盘的动力轴， 其特征在于， 所述动力轴包括公转轴和若干自转轴， 所述自转轴与所述托盘一一对应 ； 各所述托盘与各 所述自转轴连接， 或交替地与所述公转轴和各所述自转轴连接。 2. 根据权利要求 1 所述的气相外延装置， 其特征在于， 还包括与所述公转轴固定连接 的分度盘， 各所述托盘通过所述分度盘与所。
4、述公转轴连接。 3. 根据权利要求 2 所述的气相外延装置， 其特征在于， 所述托盘和所述自转轴一者具 有卡槽， 另一者具有定位键， 所述卡槽与所述定位键相互配合或分离。 4. 根据权利要求 2 所述的气相外延装置， 其特征在于， 所述分度盘和所述托盘一者具 有凹槽， 另一者具有固定键， 所述固定键与所述凹槽相互配合或分离。 5.根据权利要求1至4任一项所述的气相外延装置， 其特征在于， 还包括分别环绕各所 述反应气体喷淋头的环形气道， 该环形气道的进气口与所述反应气体喷淋头的底部位置对 应。 6. 根据权利要求 5 所述的气相外延装置， 其特征在于， 还包括设于所述反应腔外部的 第一真空泵，。
5、 该第一真空泵与所述环形气道的出气口连通。 7. 根据权利要求 5 所述的气相外延装置， 其特征在于， 各所述反应气体喷淋头均具有 独立的气源。 8. 根据权利要求 7 所述的气相外延装置， 其特征在于， 相邻所述反应气体喷淋头之间 设有惰性气体喷淋头。 9. 根据权利要求 7 所述的气相外延装置， 其特征在于， 所述反应腔包括第一流通口和 第二流通口， 所述第一连通口为惰性气体入口， 所述第二流通口为尾气出口。 10. 根据权利要求 9 所述的气相外延装置， 其特征在于， 还包括设于所述反应腔外部的 第二真空泵， 该第二真空泵与所述尾气出口连通。 11. 一种气相外延方法， 其特征在于， 包。
6、括以下步骤 ： 各托盘在与之固定连接的自转轴的驱动下旋转预定时间 ； 各所述托盘分别与所述自转轴分离， 并均与公转轴固定连接 ； 所述公转轴旋转预定角度， 各所述托盘旋转至新位置后与各所述自转轴固定连接。 12. 根据权利要求 11 所述的气相外延方法， 其特征在于， 还包括在公转轴旋转时， 利用 惰性气体吹扫各所述托盘。 13. 根据权利要求 11 所述的气相外延方法， 其特征在于， 还包括向反应腔中充入惰性 气体， 并将尾气抽出所述反应腔。 14. 根据权利要求 11 所述的气相外延方法， 其特征在于， 所述托盘外周设有环形气道， 且使环形气道的进气口靠近所述托盘的喷淋头末端， 并抽出所述。
7、环形气道中的气体。 权 利 要 求 书 CN 102181923 A CN 102181927 A1/7 页 3 气相外延装置和气相外延方法 技术领域 0001 本发明涉及半导体生产技术领域， 特别是涉及一种气相外延装置和气相外延方 法。 背景技术 0002 化学气相外延 (CVD 或 VPE) 技术广泛用于制备各种半导体薄膜器件， 包括微电子 芯片、 发光二极管(LED)、 太阳光伏电池等。 化学气相外延的基本过程是， 将源气体从气源引 入反应器， 气体粒子通过输运(对流和扩散)到达衬底表面， 在高温衬底上由于热激发而发 生化学反应， 从而在晶片上沉积单晶或多晶薄膜。 0003 在化学气相外。
8、延薄膜制备中， 一个主要的困难是如何实现薄膜厚度和组分的均 匀。生长出厚度和组分均匀的薄膜材料， 最关键的是到达衬底各点的反应物浓度应尽量保 持均匀一致。 而由于气体进口和出口的位置差异， 流动的边界层效应， 以及气相的化学反应 消耗， 到达衬底各点的反应物浓度存在本质的不均匀。 目前采用的各种方法， 都只能尽量减 少、 而不能完全避免浓度的不均匀性。 0004 原子层外延技术是化学气相外延的一种延伸， 它是将待镀的晶片轮流接触不同的 反应气体， 通过表面化学吸附， 使待镀的外延膜以单原子膜形式每次只生长一层。 原子层外 延技术可以完全避免气相寄生反应， 只发生表面反应， 在一个周期内只生长一。
9、层原子或分 子， 从而可以精确地控制薄膜生长厚度。因此对于要求精确控制薄膜厚度和组分的 LED 结 构， 特别是 InGaN， AlGaN 等异质结生长具有重要意义。 0005 在生长 LED 异质结中面临的一个重要问题是， 作为 LED 发光层的 InGaN 量子阱的 生长温度与 NH3 的分解温度不匹配。InN 的生长温度约为 900K， 而 NH3 的分解温度需要 1300K。因此， 很难获得合适的 In 和 N 的薄膜组分， 而且量子阱的厚度也很难控制。 0006 现有的化学气相外延反应器， 如中国专利 CN200910027837.4， 介绍了一种多喷淋 头式 CVD 反应器， 其特。
10、点是采用多个喷淋头， 可以提供快速的尾气出口。但该设计的尾气出 口位于反应器的上方， 当反应后的尾气离开喷淋头， 向上移动时， 容易沉积在垂直喷淋头的 外侧壁面， 因此存在掉渣的危险。 0007 现有的原子层外延反应器， CN101313086A 公开了一种可以同时实现 CVD 和 ALD 的 化学气相沉积装置， 其实现的方法为空间分隔方式， 即将托盘上方空间分隔成不同的隔间， 通入不同的反应气体， 利用托盘扇区的旋转扫描， 使待镀的晶片交替地暴露在不同的气体 环境下， 实现薄膜的 CVD 或 ALD 的生长。这种方法的主要问题是， 随着托盘上各点逐渐远离 旋转中心， 线速度逐渐加快， 而外圆。
11、部分的扇区面积也大大于内圆部分， 使得靠近托盘外缘 的晶片比靠近中心的晶片接触更多的反应气体 ( 或反应气体驻留时间变长 )， 从而造成无 论是CVD或ALD方式生长， 反应浓度强烈地受转速和旋转中心距离的影响， 从中心到边缘发 生不均匀。 0008 因此， 如何提高源气体的均匀度， 提高半导体加工的产品质量， 是本领域技术人员 目前需要解决的技术问题。 说 明 书 CN 102181923 A CN 102181927 A2/7 页 4 发明内容 0009 本发明的目的是提供一种气相外延装置， 该气相外延装置能有效提高源气体的均 匀度， 提高半导体加工的产品质量。本发明的另一目的是提供一种应。
12、用上述气相外延装置 的气相外延方法。 0010 为实现上述发明目的， 本发明提供一种气相外延装置， 包括反应腔和设于所述反 应腔内部的若干反应气体喷淋头、 所述若干反应气体喷淋头位置对应的若干托盘， 以及驱 动所述托盘的动力轴， 所述动力轴包括公转轴和若干自转轴， 所述自转轴与所述托盘的 一一对应 ； 各所述托盘与各所述自转轴连接， 或交替地与所述公转轴和各所述自转轴连接。 0011 优选地， 还包括与所述公转轴固定连接的分度盘， 各所述托盘通过所述分度盘与 所述公转轴连接。 0012 优选地， 所述托盘和所述自转轴一者具有卡槽， 另一者具有定位键， 所述卡槽与所 述定位键相互配合或分离。 0。
13、013 优选地， 所述分度盘和所述托盘一者具有凹槽， 另一者具有固定键， 所述固定键与 所述凹槽相互配合或分离。 0014 优选地， 还包括分别环绕各所述反应气体喷淋头的环形气道， 该环形气道的进气 口与所述反应气体喷淋头的底部位置对应。 0015 优选地， 还包括设于所述反应腔外部的第一真空泵， 该第一真空泵与所述环形气 道的出气口连通。 0016 优选地， 各所述反应气体喷淋头均具有独立的气源。 0017 优选地， 相邻所述反应气体喷淋头之间设有惰性气体喷淋头。 0018 优选地， 所述反应腔包括第一流通口和第二流通口， 所述第一连通口为惰性气体 入口， 所述第二流通口为尾气出口。 001。
14、9 优选地， 还包括设于所述反应腔外部的第二真空泵， 该第二真空泵与所述尾气出 口连通。 0020 本发明还提供一种气相外延方法， 包括以下步骤 ： 0021 各托盘在与之固定连接的自转轴的驱动下旋转预定时间 ； 0022 各所述托盘分别与所述自转轴分离， 并均与公转轴固定连接 ； 0023 所述公转轴旋转预定角度， 各所述托盘旋转至新位置后与各所述自转轴固定连 接。 0024 优选地， 还包括在公转轴旋转时， 利用惰性气体吹扫各所述托盘。 0025 优选地， 还包括向反应腔中充入惰性气体， 并将尾气抽出所述反应腔。 0026 优选地， 所述托盘外周设有环形气道， 且使环形气道的进气口靠近所述。
15、托盘的喷 淋头末端， 并抽出所述环形气道中的气体。 0027 本发明所提供的气相外延装置， 包括反应腔和设于所述反应腔内部的若干反应气 体喷淋头、 所述若干反应气体喷淋头位置对应的若干托盘， 以及驱动所述托盘的动力轴， 与 现有技术不同的是， 所述动力轴包括自转轴和公转轴， 所述自转轴与所述托盘一一对应 ； 各 所述托盘与各所述自转轴连接， 或交替地与所述公转轴和各所述自转轴连接。实施化学气 相外延时， 每个托盘与自转轴连接， 由自转轴驱动托盘自转， 来自喷淋头的反应气体， 以垂 说 明 书 CN 102181923 A CN 102181927 A3/7 页 5 直射流方式喷向托盘上的晶片。。
16、将传统较大的旋转托盘分解为多个相对较小的托盘， 各晶 片与旋转中心轴之间的距离基本相等， 反应气体到晶片上的浓度也基本相等， 可以确保各 晶片的生产进度和质量尽量保持一致， 以提高晶片上薄膜生长层的均匀性， 提高半导体元 件的质量。 0028 当需要实施原子层外延时， 托盘不仅自转， 而且以公转轴为中心公转， 每个托盘轮 流旋转到每个喷淋头下方， 与自转轴连接， 由自转轴带动托盘自转预定时间， 接受喷淋头喷 出的反应气体， 发生薄膜沉积， 与自转轴分离， 各托盘同时与公转轴连接， 由公转轴带动所 有托盘一起公转预定角度， 至新的工作位置后与新的自转轴位置对应， 与公转轴分离后与 新的自转轴连接。
17、， 继续自转， 接受新的喷淋头喷出的反应气体， 发生又一次薄膜沉积。重复 上述步骤， 使晶片轮流接触不同的反应前体， 实现原子层外延。 0029 这样， 利用本发明所提供的气相外延装置， 既可以有效减少化学气相外延时流动 失稳， 减少寄生反应的发生 ； 又可以有效解决量子阱的厚度控制问题， 为不同的异质结生长 过程提供不同的选择， 提高了半导体元件的质量。 0030 在一种优选的实施方式中， 本发明所提供的气相外延装置还包括分别环绕各所述 反应气体喷淋头的环形气道， 该环形气道的进气口与所述反应气体喷淋头的底部位置对 应。 将反应气体喷淋头的底部与环形气道位置对应， 可以有效缩短反应气体的流动。
18、路径， 使 气体驻留的时间缩短， 减少寄生反应的发生， 也减少流动失稳， 使薄膜生长地更均匀， 半导 体元件的质量更好。 0031 在另一种优选的实施方式中， 相邻所述反应气体喷淋头之间设有惰性气体喷淋 头。惰性气体喷淋头可以将前一种反应气体彻底冲洗掉， 使晶片轮流接触不同的反应前体 或惰性气体， 实现原子层外延生长， 提高每一层原子层外延的纯度， 提高半导体元件的质 量。 0032 在提供上述气相外延装置的基础上， 本发明还提供一种应用上述气相外延装置的 气相外延方法 ； 由于气相外延装置具有上述技术效果， 应用该气相外延装置的气相外延方 法也具有相应的技术效果。 附图说明 0033 图 1。
19、 为本发明所提供气相外延装置一种具体实施方式的结构示意图 ； 0034 图 2 为本发明所提供气相外延装置一种具体实施方式的俯视图 ； 0035 图 3 为图 2 所示气相外延装置的剖视图 ； 0036 图 4 为本发明所提供公转轴、 自转轴及分度盘一种具体实施方式的连接示意图 ； 0037 图 5 为本发明所提供气相外延装置一种具体实施方式的工作原理图 ； 0038 图 6 为本发明所提供气相外延方法第一种具体实施方法的工作流程图 ； 0039 图 7 为本发明所提供气相外延方法第二种具体实施方法的工作流程图。 具体实施方式 0040 本发明的核心是提供一种气相外延装置， 该气相外延装置能有。
20、效提高源气体的均 匀度， 提高半导体加工的产品质量。本发明的另一核心是提供一种应用上述气相外延装置 的气相外延方法。 说 明 书 CN 102181923 A CN 102181927 A4/7 页 6 0041 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案， 下面结合附图和具体实施方式 对本发明作进一步的详细说明。 0042 请参考图1至图4， 图1为本发明所提供气相外延装置一种具体实施方式的结构示 意图 ； 图2为本发明所提供气相外延装置一种具体实施方式的俯视图 ； 图3为图2所示气相 外延装置的剖视图 ； 图 4 为本发明所提供公转轴、 自转轴及分度盘一种具体实施方式的连 接示意图 ； 图。
21、中环形箭头所示方向为自转轴的旋转方向， 其它箭头所示方向为气体流通的 方向。 0043 本发明所提供的气相外延装置， 包括反应腔 17 和设于反应腔 17 内部的若干反应 气体喷淋头 2、 若干反应气体喷淋头 2 位置对应的若干托盘 7， 以及驱动托盘 7 的动力轴， 与 现有技术不同的是， 动力轴包括自转轴 9 和公转轴 13， 自转轴 9 与托盘 7 的一一对应 ； 各托 盘 7 与各自转轴 9 连接， 或交替地与公转轴 13 和各自转轴 9 连接。实施化学气相外延时， 每个托盘 7 与自转轴 9 连接， 由自转轴 9 驱动托盘 7 自转， 来自喷淋头 2 的反应气体， 以垂 直射流方式喷。
22、向托盘 7 上的晶片 3。将传统较大的旋转托盘 7 分解为多个相对较小的托盘 7， 各晶片3与旋转中心轴之间的距离基本相等， 反应气体到晶片3上的浓度也基本相等， 可 以确保各晶片3的生产进度和质量尽量保持一致， 以提高晶片3上薄膜生长层的均匀性， 提 高半导体元件的质量。 0044 当需要实施原子层外延时， 托盘7不仅自转， 而且以公转轴13为中心公转， 每个托 盘 7 轮流旋转到每个喷淋头 2 下方， 与自转轴 9 连接， 由自转轴 9 带动托盘 7 自转预定时 间， 接受喷淋头 2 喷出的反应气体， 发生薄膜沉积， 与自转轴 9 分离， 各托盘 7 同时与公转轴 13 连接， 由公转轴 。
23、13 带动所有托盘 7 一起公转预定角度， 至新的工作位置后与新的自转轴 9 位置对应， 与公转轴 13 分离后与新的自转轴 9 连接， 继续自转， 接受新的喷淋头 2 喷出的 反应气体， 发生又一次薄膜沉积。重复上述步骤， 使晶片 3 轮流接触不同的反应前体， 实现 原子层外延。 0045 这样， 利用本发明所提供的气相外延装置， 既可以有效减少化学气相外延时流动 失稳， 减少寄生反应的发生 ； 又可以有效解决量子阱的厚度控制问题， 为不同的异质结生长 过程提供不同的选择， 提高了半导体元件的质量。 0046 在一种具体的实施方式中， 本发明所提供的气相外延装置还可以包括与公转轴 13 固定。
24、连接的分度盘 10， 各托盘 7 通过分度盘 10 与公转轴 13 连接。托盘 7 自转时与分度盘 10 分离， 托盘 7 需要公转时与分度盘 10 固定连接， 进而使托盘 7 与公转轴 13 固定连接， 使 公转轴 13 转动时， 带动分度盘 10 和与分度盘 10 固定连接的托盘 7， 实现托盘 7 公转。 0047 其中， 托盘7与自转轴9相配合的方式可以为一者具有卡槽8， 另一者具有定位键 ； 托盘 7 自转时， 卡槽 8 与定位键相互配合， 使托盘 7 与自转轴 9 固定连接 ； 托盘 7 公转时， 卡 槽 8 与定位键分离， 使托盘 7 公转时与自转轴 9 分离。 0048 同时，。
25、 托盘 7 与分度盘 10 相配合的方式可以为一者具有凹槽 12， 另一者具有固定 键 11 ； 托盘 7 自转时， 凹槽 12 与固定键 11 相分离， 使托盘 7 与公转轴 13 分离 ； 托盘 7 公转 时， 凹槽 12 与固定键 11 相配合， 使托盘 7 与公转轴 13 固定连接。 0049 显然， 各托盘 7 与公转轴 13 连接的方式包括但不限于上述的公转盘， 托盘 7 与自 转轴 9 连接的结构包括但不限于上述的卡槽 8 和定位键、 公转轴 13 连接的结构包括但不限 于上述的凹槽 12 与固定键 11， 上述连接方式为实现托盘 7 选择性地与自转轴 9 和公转轴 说 明 书 。
26、CN 102181923 A CN 102181927 A5/7 页 7 13 连接的一种具体连接方式， 其具体实现的方式的可以有很多种， 在此不再一一赘述。 0050 为了提高半导体元件的质量， 本发明所提供的气相外延装置还可以包括分别环绕 各反应气体喷淋头2的环形气道4， 该环形气道4的进气口与反应气体喷淋头2的底部位置 对应。 将反应气体喷淋头2的底部与环形气道4位置对应， 可以有效缩短反应气体的流动路 径， 使气体驻留的时间缩短， 减少寄生反应的发生， 也减少流动失稳， 使薄膜生长地更均匀， 半导体元件的质量更好。 0051 进一步地， 本发明所提供的气相外延装置还可以包括设于反应腔 。
27、17 外部的第一 真空泵， 该第一真空泵与环形气道 4 的出气口 5 连通， 使每个托盘 7 与上方的喷淋头 2、 周 边的环形气道 4， 构成相对独立的垂直反应器， 反应后的尾气折转 90 度， 在第一真空泵的作 用下， 被位于喷淋头 2 外侧的环形气道 4 的出气口 5 吸入， 快速地经出气口 5 排出， 以提高 反应尾气的流通速度， 减少气相沉积和气相寄生反应的发生和由此带来的对反应系统的玷 污， 以便生长出高质量的薄膜。 0052 请参考图 5， 图 5 为本发明所提供气相外延装置一种具体实施方式的工作原理图。 0053 在一种优选的实施方式中， 上述的各反应气体喷淋头 2 均具有独立。
28、的气源， 如图 5 所示， 喷淋头 III 中气体与喷淋头 V 中的气体分别来自不同的气源。使托盘 7 和晶片 3 能 在不同的气体环境下生成不同的薄膜， 且在每一个喷淋头2下只生长一个原子层。 当托盘7 公转旋转到一个喷淋头 2 位置， 公转停止， 分度盘 10 的固定键 11 向下旋转， 使托盘 7 重新 与自转轴 9 连接。公转采用间歇的形式， 即每次旋转一定的角度， 该角度恰好等于两相邻托 盘 7 与公转中心连线的夹角。托盘 7 在该喷淋头 2 位置停留预定时间后， 与自转轴 9 分离， 重新与分度盘 10 连接， 并随分度盘 10 旋转到下一个喷淋头 2 位置。重复上述步骤， 从而使。
29、 晶片 3 轮流接触不同的反应前体， 实现原子层外延。 0054 在进一步的技术方案中， 相邻反应气体喷淋头2之间设有惰性气体喷淋头2。 如图 5 所示， 在喷淋头 III 中和喷淋头 V 分别有两个提供惰性气体 N2的惰性气体喷淋头， 该惰性 气体喷淋头可以将前一种反应气体彻底冲洗掉， 使晶片 3 轮流接触不同的反应前体或惰性 气体， 实现原子层外延生长， 提高每一层原子层外延的纯度， 提高半导体元件的质量。 0055 具体地， 还可以在反应腔 17 中设置第一流通口和第二流通口 ( 参见图 1)， 其中第 一连通口为惰性气体进口 14， 第二流通口为尾气出口 15， 使惰性气体从第一连通口。
30、进入反 应腔17， 减少晶片3在不同的反应气体中发生寄生反应 ； 同时， 利用第二流通口将反应腔17 中的尾气及时排出， 进一步提高薄膜的生成质量。 还可以在第二连接口连通第二真空泵， 利 用率真空泵将反应腔 17 中的尾气吸出， 提高尾气的排出效率。 0056 在一种具体的实施方式中， 本发明所说的化学气相外延装置， 包括一个反应腔 17， 内中包含若干个大小相等的圆柱形气体喷淋头 2， 喷淋头 2 上方对应有反应气体进口 1， 喷 淋头 2 下方对应有石墨托盘 7， 托盘 7 数与喷淋头 2 数相等。每个托盘 7 上可放置若干片 ( 例如 19 片 )2 时或 4 时晶片 3。托盘 7 下。
31、方有电阻加热器 6， 喷淋头 2 与加热器 6 均固定 不动， 托盘 7 可以自转， 也可以公转。每个喷淋头 2 的源气体独立控制， 每个托盘 7 独立加 热。在每个喷淋头 2 与托盘 7 之间的设有环形气道 4， 该环形气道 4 的所有出气口 5 与均 与第一真空泵 ( 未示出 ) 连接， 起到快速排除反应尾气的作用。因此， 每个喷淋头 2 和与其 对应的托盘 7 以及出气口 5， 构成相对独立的垂直反应器。在反应腔 17 的中心， 有公转轴 13， 连接分度盘 10， 分度盘 10 的末端有固定键 11， 可以插入托盘 7 外缘的凹槽 12， 使托盘 7 说 明 书 CN 10218192。
32、3 A CN 102181927 A6/7 页 8 与分度盘 10 连接。反应腔 17 上方有惰性气体进口 14， 下方有尾气出口 15， 与第二真空泵 ( 未示出 ) 连接， 起到排出从出气口 5 间隙漏入反应腔 17 的反应尾气的作用。 0057 反应腔 17 开启侧壁 18 可以方便地开启， 在分度盘 10 的带动下， 托盘 7 携带着晶 片 3 轮流转到开启侧壁 18， 方便晶片 3 的取放。每个托盘 7 的自转中心有一多边形卡槽 8， 与自转轴 9 连接， 再通过磁流体 ( 未示出 ) 与反应腔 17 外的伺服马达 ( 未示出 ) 连接， 在 伺服马达的带动下自转。每个托盘 7 外缘。
33、下部开有凹槽 12， 通过固定键 11 与分度盘 10 连 接， 在公转轴 13 的带动下公转。 0058 除了上述气相外延装置， 本发明还提供一种应用上述气相外延装置的气相外延方 法。 0059 请参考图 6， 图 6 为本发明所提供气相外延方法第一种具体实施方法的工作流程 图。 0060 在第一种具体的实施方式中， 本发明所提供的气相外延方法包括以下步骤 ： 0061 S11、 各托盘 7 在与之固定连接的自转轴 9 的驱动下旋转预定时间 ； 0062 S12、 各托盘 7 分别与自转轴 9 分离， 并均与公转轴 13 固定连接 ； 0063 S13、 公转轴 13 旋转预定角度后各托盘 。
34、7 与公转轴 13 分离， 旋转至新位置后与各 自转轴 9 固定连接， 并转步骤 S11。 0064 当需要实施化学气相外延时， 各个托盘 7 独立自转， 托盘 7 无公转。每个托盘 7 与 上方的喷淋头 2， 构成相对独立的垂直反应器。来自喷淋头 2 的两种或更多种反应气体， 以 垂直射流方式接近托盘 7 上的晶片 3， 反应前体在高温下发生分解， 在晶片 3 上沉积薄膜。 反应后的尾气， 从每个喷淋头 2 与托盘 7 之间的外环出口迅速排出。由于喷淋头 2 与托盘 7 之间存在间隙， 仍有少量气体流到大反应腔 17 空间。它们与大反应腔 17 的惰性气体混 合后， 从总出口排出。由于将传统。
35、的一个大反应器托盘 7 分解为多个相对较小的托盘 7， 并 且每个小托盘 7 周边设置环形出口， 因此反应气体流动路径缩短， 气体驻留时间也缩短， 既 减少了流动失稳， 也减少了寄生反应的发生。 因此， 本发明装置在实现多片式薄膜生长的同 时， 也能够快速排除反应后的尾气， 大大减少气相寄生反应的发生和由此带来的对反应系 统的影响。 0065 当需要实施原子层外延时， 生长过程与化学气相外延相似， 每个托盘 7 与上方的 喷淋头 2 一一对应， 反应气体从喷淋头均匀喷向晶片 3。但此时所有托盘 7 不仅独立自转， 而且绕圆柱形腔体中心做分度公转， 即每个托盘7轮流旋转到每个喷淋头2下方， 自转。
36、几秒 钟或更长时间， 并接受喷淋头 2 喷出的反应气体， 发生薄膜沉积， 然后继续做分度公转。每 个喷淋头 2 只提供一种反应气体， 例如一个喷淋头 2 提供 III 族的 TMGa 气体， 而相隔的另 一个喷淋头 2 提供 V 族的 NH3 气体。两种反应气体喷淋头 2 之间， 为惰性气体 N2 喷淋头 2。从而在托盘 7 接触另一种反应气体之前， 利用惰性气体将前一种反应气体彻底冲洗掉， 即只允许表面反应。公转时， 连接各个托盘 7 的分度盘 10， 通过将固定键 11 插入托盘 7 卡 槽 8， 带动所有托盘 7 绕圆柱形腔体中心做分度公转， 即每次旋转一定的角度， 该角度恰好 等于两相。
37、邻托盘 7 与公转中心连线的夹角。当托盘 7 旋转到与其相邻的下一个喷淋头 2 下 方位置时， 停留预定时间， 然后继续公转， 重复上述步骤， 从而使晶片 3 轮流接触不同的反 应前体， 实现原子层外延。 0066 请参考图 7， 图 7 为本发明所提供气相外延方法第二种具体实施方法的工作流程 说 明 书 CN 102181923 A CN 102181927 A7/7 页 9 图。 0067 在第二种具体的实施方式中， 本发明所提供的气相外延方法包括以下步骤 ： 0068 S21、 各托盘 7 在与之固定连接的自转轴 9 的驱动下旋转预定时间 ； 0069 S22、 各托盘 7 分别与自转轴。
38、 9 分离， 并均与公转轴 13 固定连接 ； 0070 S23、 公转轴 13 旋转， 并利用惰性气体吹扫各托盘 7 ； 0071 S24、 公转轴 13 旋转预定角度后， 各托盘 7 与公转轴分离， 并与自转轴 9 固定连接， 并转步骤 S21。 0072 进一步的技术方案中， 还可以包括向反应腔 17 中充入惰性气体， 并将尾气抽出反 应腔 17 ； 并可以在托盘 7 外周设有环形气道 4， 且使环形气道 4 的进气口靠近托盘 7 的喷淋 头 2 末端， 并抽出环形气道 4 中的气体， 以提高尾气的流速， 减少寄生反应。 0073 当需要实施化学气相外延时， 每个托盘 7 与其上方的喷淋。
39、头 2 对应， 来自喷淋头 2 的反应气体， 以垂直射流方式接近托盘 7 上的晶片 3， 每个托盘 7 独立旋转， 托盘 7 无公转。 0074 当需要实施原子层外延时， 所有托盘 7 不仅独立自转， 而且绕圆柱形腔体中心做 分度公转， 即每个托盘7轮流旋转到每个喷淋头2下方， 与分度盘10脱离， 与自转轴9连接， 自转几秒钟或更长时间， 接受该喷淋头 2 喷下的反应气体 ； 然后与自转轴 9 脱离， 与分度盘 10 连接后继续公转。每个喷淋头 2 只提供一种反应气体， 因此每次只生长一个原子层。两 种反应气体喷淋头 2 之间， 为惰性气体喷淋头 2。从而在晶片 3 接触下一种反应气体之前， 。
40、利用惰性气体将前一种反应气体彻底冲洗掉， 然后继续旋转， 重复上述步骤。使晶片 3 轮流 接触不同的反应前体或惰性气体， 实现原子层外延。 0075 以上对本发明所提供的气相外延装置和气相外延方法进行了详细介绍。 本文中应 用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于帮助理 解本发明的方法及其核心思想。 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离 本发明原理的前提下， 还可以对本发明进行若干改进和修饰， 这些改进和修饰也落入本发 明权利要求的保护范围内。 说 明 书 CN 102181923 A CN 102181927 A1/4 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102181923 A CN 102181927 A2/4 页 11 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102181923 A CN 102181927 A3/4 页 12 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102181923 A CN 102181927 A4/4 页 13 图 7 说 明 书 附 图 CN 102181923 A 。