專利名稱：光化學(xué)氣相沉積設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種晶體材料的生長設(shè)備，尤其是涉及一種適用于半導(dǎo)體薄膜材料外延生長的化學(xué)氣相沉積設(shè)備。
技術(shù)背景半導(dǎo)體薄膜材料外延生長的方法主要有分子束外延(MBE)生長技術(shù)和化學(xué)氣相沉積(CVD)生長技術(shù)兩大類。分子束外延技術(shù)具有工藝控制精確、可實(shí)時(shí)監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備昂貴、運(yùn)行成本高且不易形成批量，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。相對而言，化學(xué)氣相沉積技術(shù)則具有沉積溫度低、薄膜成分和厚度易控制、均勻性和重復(fù)性好、臺階覆蓋優(yōu)良、適用范圍廣、技術(shù)成本低、設(shè)備簡單、可大批量生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，目前絕大多數(shù)SiGe材料的外延生長都采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)。而目前與本實(shí)用新型專利相關(guān)的化學(xué)氣相沉積設(shè)備主要有低壓化學(xué)氣相淀積(LP/CVD)、超高真空化學(xué)氣相沉積(UHV/CVD)和紫外光能量化學(xué)氣相沉積(UV/CVD)三種設(shè)備。
冶金工業(yè)出版社1998年出版的《材料制備原理、技術(shù)及應(yīng)用》一書中公開了一種低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備(LP/CVD)，它包括真空機(jī)械泵、真空反應(yīng)室、加熱爐、反應(yīng)氣體氣路系統(tǒng)(參見


圖1)。該設(shè)備的工作壓力低于0.1Mpa，工作溫度高于700℃。由于該設(shè)備是在低壓條件下工作，因此其化學(xué)氣相沉積的速率比較高，適用于工業(yè)化生產(chǎn)；但它最大的缺點(diǎn)是工作溫度高，易使沉積的半導(dǎo)體薄膜材料中組分和摻雜元素產(chǎn)生外擴(kuò)散，這種晶格失配應(yīng)力的釋放將增大半導(dǎo)體薄膜材料的缺陷密度，嚴(yán)重影響半導(dǎo)體薄膜材料的生長質(zhì)量。
在2000年出版的《真空科學(xué)與技術(shù)》雜志第20卷5期的第355～357頁中，一篇題為“一種新型的SiGe超高真空化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)”的文獻(xiàn)公開了一種超高真空化學(xué)氣相沉積設(shè)備(UHV/CVD)，它包括含有三級真空泵組和兩個(gè)真空室的超高真空系統(tǒng)、加熱爐及反應(yīng)氣體氣路系統(tǒng)(參見圖2)。該設(shè)備既可以在低壓條件下工作，也可以在常壓條件下工作，反應(yīng)溫度高于600℃。由于該設(shè)備采用了真空機(jī)械泵、分子泵和離子泵構(gòu)成的三級真空泵組，使其反應(yīng)室的背景真空度優(yōu)于10-7Pa，在這種超高真空背景下，反應(yīng)室中的氧、碳等雜質(zhì)大大減少，因而用該設(shè)備長出的半導(dǎo)體材料雜質(zhì)少，材料質(zhì)量較高。但這種超高真空化學(xué)氣相沉積設(shè)備的缺點(diǎn)同低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備一樣，也是反應(yīng)溫度高，會導(dǎo)致半導(dǎo)體薄膜材料的缺陷密度增大。
在1988年出版的《微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)》雜志第5卷2期的第23～25頁中，一篇題為“使用低壓汞燈用乙硅烷和丙硅烷光化學(xué)氣相淀積氫化非晶硅薄膜”的文獻(xiàn)公開了一種紫外光能量化學(xué)氣相沉積設(shè)備(UV/CVD)，這種設(shè)備由紫外光系統(tǒng)、真空機(jī)械泵、真空室、加熱爐及反應(yīng)氣體氣路系統(tǒng)組成(參見圖3)。該設(shè)備的工作機(jī)理是利用紫外光能量在低溫下打開反應(yīng)物的化學(xué)鍵，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)沉積在襯底表面，形成外延層。紫外光能量化學(xué)汽相沉積設(shè)備的最大特點(diǎn)是反應(yīng)溫度低，因而可獲得無應(yīng)力馳豫、高質(zhì)量的器件級外延層材料；其缺點(diǎn)是背景真空度低，使得襯底與外延層界面污染嚴(yán)重，影響了外延層的質(zhì)量。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，將上述已有技術(shù)中的三種化學(xué)氣相沉積設(shè)備有機(jī)地結(jié)合起來，形成一個(gè)既具有較高的化學(xué)氣相沉積速率，又能夠?qū)崿F(xiàn)低溫級高真空背景性能的光化學(xué)氣相沉積設(shè)備。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型由含有至少兩個(gè)真空室和三級真空泵組的超高真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、反應(yīng)氣體氣路系統(tǒng)及含有紫外光源和光窗等的紫外光能量輔助系統(tǒng)組成。其中，所述的真空室中有一個(gè)是反應(yīng)室，所述的三級真空泵組由真空機(jī)械泵、真空分子泵及真空離子泵組成，所述的真空機(jī)械泵、真空分子泵、真空離子泵均通過管道傳送裝置與所述真空室相連；所述加熱系統(tǒng)的加熱器安置在所述反應(yīng)室內(nèi)；所述的紫外光能量輔助系統(tǒng)中的光窗密封安裝在反應(yīng)室的頂部，紫外光源正對光窗安裝在反應(yīng)室頂部外側(cè)的本體上，其發(fā)出的紫外光通過光窗透射到該反應(yīng)室內(nèi)；所述反應(yīng)氣體氣路系統(tǒng)包括至少兩種反應(yīng)氣體源、由管道和閥門構(gòu)成的氣體輸送裝置、含有質(zhì)量流量器和流量微控臺的氣體流量測控裝置，所述反應(yīng)氣體源中的反應(yīng)氣體通過氣體輸送裝置傳送到反應(yīng)室，氣體流量測控裝置與氣體輸送裝置連接，用以測量和控制向反應(yīng)室輸送的反應(yīng)氣體的流量，并與真空機(jī)械泵協(xié)同將反應(yīng)室的工作壓力維持在超低壓狀態(tài)。
根據(jù)本實(shí)用新型，所述的真空室是三個(gè)，其中第一真空室是處理室，第二真空室是預(yù)備室，第三真空室是反應(yīng)室，所述處理室、預(yù)備室、反應(yīng)室的背景真空度為依次逐級遞增；所述預(yù)備室其中的兩個(gè)側(cè)壁分別通過法蘭盤與處理室、反應(yīng)室連接，處理室與預(yù)備室之間設(shè)有密封小門，預(yù)備室與反應(yīng)室之間設(shè)有閘板閥；真空分子泵、真空離子泵通過閥門和管道均與預(yù)備室和反應(yīng)室連通，真空機(jī)械泵經(jīng)過一個(gè)三通接頭一端與真空分子泵連通，另一端則通過閥門和管道與處理室連通；處理室、預(yù)備室還通過輸送管道、閥門、三通接頭與高純氮?dú)庠唇油ā?br> 從上述技術(shù)方案中不難看出，本實(shí)用新型是集LP/CVD、UHV/CVD和UV/CVD設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)為一體的一個(gè)新設(shè)備。首先，本實(shí)用新型利用氣體流量測控裝置和真空機(jī)械泵協(xié)同工作，使反應(yīng)室中的化學(xué)氣相沉積生長過程維持在超低壓狀態(tài)，因而本實(shí)用新型具有LP/CVD設(shè)備沉積速度快的特點(diǎn)；第二，本實(shí)用新型不僅采用了三級真空泵組技術(shù)，同時(shí)還采用了三級真空室逐級過渡技術(shù)，使得反應(yīng)室的背景真空度優(yōu)于10-7Pa，因此本實(shí)用新型又具有UHV/CVD設(shè)備材料生長雜質(zhì)污染小的特征；第三，本實(shí)用新型在反應(yīng)室頂部的水晶玻璃窗外裝有紫外光能量輔助系統(tǒng)，得以使化學(xué)氣相沉積生長過程在低溫下進(jìn)行，致使本實(shí)用新型更兼有UV/CVD設(shè)備反應(yīng)溫度低可獲得無應(yīng)力馳豫、高質(zhì)量器件級外延層薄膜材料的優(yōu)點(diǎn)?？偠灾?，使用本實(shí)用新型并在得當(dāng)?shù)墓に嚵鞒滔?，就可以在相對短的時(shí)間內(nèi)，生長出無應(yīng)力弛豫、晶體結(jié)構(gòu)完整、界面特性好的高質(zhì)量器件級的半導(dǎo)體薄膜材料，很好地克服了單獨(dú)使用上述已有技術(shù)中的任何一種CVD設(shè)備所帶來的不可避免的缺點(diǎn)。此外，有時(shí)還可以根據(jù)需要，對本實(shí)用新型進(jìn)行降低三級真空泵組的抽真空工作級別、將加熱器調(diào)到高溫范圍、關(guān)閉紫外光源等項(xiàng)內(nèi)容的組合操作，就可以使本實(shí)用新型分別實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的LP/CVD設(shè)備功能或獨(dú)立的UHV/CVD設(shè)備功能或獨(dú)立的UV/CVD設(shè)備功能。
以下結(jié)合附圖及優(yōu)選實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳述。
圖1是LP/CVD設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是UHV/CVD設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是UV/CVD設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例總體構(gòu)成示意圖。
圖5是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例三級真空室結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例超高真空系統(tǒng)連接關(guān)系示意圖。
圖7是利用本實(shí)用新型生長的SiGe X射線回?cái)[曲線圖。
圖8是利用已有UHV/CVD設(shè)備生長的SiGe X射線回?cái)[曲線圖。
具體實(shí)施方式
圖4示出了本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例總體構(gòu)成示意圖，包括由三級真空室和三級真空泵組構(gòu)成的超高真空系統(tǒng)、溫度可調(diào)的加熱系統(tǒng)、反應(yīng)氣體氣路系統(tǒng)及紫外光能量輔助系統(tǒng)，其各系統(tǒng)的組成、作用如下如圖5所示，超高真空系統(tǒng)的三級真空室分別是處理室1C、預(yù)備室1Y、反應(yīng)室1F，處理室1C是為對襯底片6做前期處理而設(shè)置的，其真空度要求不高，一般在1～10Pa即可；預(yù)備室1Y是為防止襯底片6向反應(yīng)室1F傳送時(shí)遭受污染而設(shè)置的，其真空度要求達(dá)到10-5Pa；反應(yīng)室1F則是發(fā)生化學(xué)氣相反應(yīng)并在襯底片6上外延生長半導(dǎo)體薄膜材料的密封容器，由于背景真空度的高低直接影響到所生長的半導(dǎo)體薄膜材料的質(zhì)量，因此本優(yōu)選實(shí)施例中的反應(yīng)室1F的背景真空度要求優(yōu)于10-7Pa。所述預(yù)備室1Y本體的一個(gè)側(cè)壁部位及其相鄰90°的側(cè)壁部位均通過法蘭盤(圖中未示)分別與處理室1C本體的一側(cè)壁及反應(yīng)室1F本體連接，處理室1C與預(yù)備室1Y中間設(shè)有密封小門11，預(yù)備室1Y與反應(yīng)室1F中間設(shè)有第一閘板閥12-1；處理室1C的其它側(cè)壁上分別設(shè)有進(jìn)樣門17、密封橡膠手套門18等；預(yù)備室1Y與反應(yīng)室1F連接一側(cè)的對面室壁上裝有真空磁力機(jī)械傳遞桿10，預(yù)備室1Y與處理室1C連接一側(cè)的對面室壁上密封裝有帶電極柱20的法蘭盤；處理室1C、預(yù)備室1Y還通過輸送管道、閥門13、三通接頭與高純氮?dú)庠唇油?，由高純氮?dú)庠闯淙胩幚硎?C和預(yù)備室1Y的高純氮?dú)鉃?個(gè)大氣壓；三個(gè)真空室均設(shè)有觀察窗19，以方便對襯底芯片6進(jìn)行各種工藝操作；各真空室(1C、1Y、1F)本體及連接件均采用不銹鋼材料，其連接處均采用優(yōu)質(zhì)無氧銅墊圈真空密封。
在應(yīng)用本優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行半導(dǎo)體薄膜材料生長實(shí)驗(yàn)中，上述的處理室1C、預(yù)備室1Y及反應(yīng)室1F是逐級發(fā)揮作用的首先，在處理室1C和預(yù)備室1Y充入高純氮?dú)庵烈粋€(gè)大氣壓后，由進(jìn)樣門17將襯底片6放入處理室1C，并在高純氮?dú)猸h(huán)境下對襯底片6進(jìn)行化學(xué)清洗、裝片等工序；其次，用密封橡膠手套18將裝有襯底芯片6的托盤經(jīng)由密封小門11送入預(yù)備室1Y，待預(yù)備室1Y的真空度達(dá)到10-5Pa時(shí)，通過電極柱20對襯底芯片6進(jìn)行高溫去氧化層處理及測試；最后，利用真空磁力機(jī)械傳遞桿10將裝有襯底片6的托盤經(jīng)由第一閘板閥12-1送入反應(yīng)室1F，待反應(yīng)室1F的真空度抽至到10-7Pa即可進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。不難看出，與單一反應(yīng)室的UV/CVD設(shè)備及兩個(gè)真空室的UHV/CVD設(shè)備相比，本優(yōu)選實(shí)施例中三個(gè)真空室逐級過渡的方案，最大限度地減少了雜質(zhì)的污染。
如圖6所示，所述超高真空系統(tǒng)的三級真空泵組包括三個(gè)真空泵及由管道及閥門等構(gòu)成的排氣裝置。按照抽真空度的級別排列，前級是旋片式真空機(jī)械泵3A，極限真空度為6.5×10-2Pa；中間級是渦輪分子泵3B，轉(zhuǎn)速為24000轉(zhuǎn)/分鐘，極限真空度為1×10-8Pa；末級是濺射離子泵3C，極限真空度為1×10-10Pa。濺射離子泵3C通過不銹鋼管道和第四閘板閥12-4與反應(yīng)室1F連通；渦輪分子泵3B不僅通過不銹鋼管道和第三閘板閥12-3和角閥16與預(yù)備室1Y連通，而且還通過不銹鋼管道、第二閘板閥12-2及反應(yīng)室1F的角閥16與反應(yīng)室1F兩路接通；旋片式真空機(jī)械泵3A經(jīng)過一個(gè)三通接頭一端與渦輪分子泵3B連通，另一端則通過閥門13和普通管道與處理室1C連通，渦輪分子泵3B的排風(fēng)須經(jīng)旋片式真空機(jī)械泵3A排放到設(shè)備外。所有的閥門、閘板閥及連接件均系不銹鋼材質(zhì)，渦輪分子泵3B、濺射離子泵3C、預(yù)備室1Y、反應(yīng)室1F與不銹鋼管道之間的連接均采用無氧銅墊圈真空密封。
上述三級真空泵組的工作方式是，先單獨(dú)啟動旋片式真空機(jī)械泵3A，將三個(gè)真空室1C、1Y、1F的真空度抽至4Pa；然后啟動渦輪分子泵3B，3A、3B兩泵同時(shí)工作將預(yù)備室1Y和反應(yīng)室1F的真空度抽至10-5Pa；最后啟動濺射離子泵3C，3A、3B、3C三泵同時(shí)工作，將反應(yīng)室1F的真空度抽至10-7Pa，此后依次關(guān)閉渦輪分子泵3B、旋片式真空機(jī)械泵3A，由濺射離子泵3C將反應(yīng)室1F的真空度一直維持在10-7Pa直到化學(xué)反應(yīng)開始。
根據(jù)圖4所示，紫外光能量輔助系統(tǒng)中的紫外光源9緊鄰地安裝在所述反應(yīng)室1F的頂部，其發(fā)出的紫外光通過反應(yīng)室1F頂部的光窗8透射到該反應(yīng)室1F內(nèi)，光窗8為圓形并采用高透過率、耐酸堿腐蝕的人造水晶玻璃制作，它位于反應(yīng)室1F頂部中央，并與反應(yīng)室1F的本體氬弧焊接。
所述的溫度可調(diào)的加熱系統(tǒng)也如圖4所示，它由電阻式加熱器2、螺旋升降桿27、不銹鋼波紋管28及端面圓盤、溫度測控儀(圖中未示出)構(gòu)成。升降桿27置于波紋管28中，其螺桿端與波紋管28的一端面均密封焊接在端面圓盤上，波紋管28的另一個(gè)端面則居中密封焊接在反應(yīng)室1F的底部本體，升降桿27的螺頭及螺母均露在反應(yīng)室1F本體的外部；電阻式加熱器2為不銹鋼材質(zhì)，它和溫度測控儀的探頭均固定在端面圓盤上，并與反應(yīng)室1F真空隔離。這樣，電阻式加熱器2的溫度變換及位置升降均不會影響反應(yīng)室1F內(nèi)的真空度，也不會因加熱向反應(yīng)室1F內(nèi)釋放不利的氣氛，又進(jìn)一步保證了本實(shí)用新型超高真空背景及高清潔度的技術(shù)要求。溫度測控儀為智能型，它可以根據(jù)設(shè)定的溫度值自動控制電阻式加熱器2的加熱溫度，其控溫范圍在50～700℃，精度為±1℃。不銹鋼波紋管28和螺紋升降桿27均與反應(yīng)室1F的底部密封固連，其調(diào)節(jié)升降的螺頭均露在反應(yīng)室1F外部。
再參見圖4，所述反應(yīng)氣體氣路系統(tǒng)包括六種反應(yīng)氣體源5、六個(gè)質(zhì)量流量器4L1～4L6、六路氣體輸送管道、一臺流量微控臺4K、一個(gè)汞室14、一臺反應(yīng)氣體倒抽裝置15。均與反應(yīng)室1F接通的六路氣體輸送管道中都接有可以獨(dú)立控制本路反應(yīng)氣體流量及壓力的質(zhì)量流量器和不銹鋼材質(zhì)的減壓閥，六個(gè)質(zhì)量流量器4L1～4L6的最大控制流量由2升到2 0毫升不等，以適應(yīng)各種不同流量氣體的反應(yīng)；反應(yīng)氣體管道采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)不銹鋼無縫鋼管，內(nèi)外拋光，耐腐蝕，利于反應(yīng)氣體均勻流動及抽真空；減壓閥門采用美國NUPR0公司產(chǎn)品，密封性能好，耐壓、耐腐蝕。汞室14中的汞氣可由反應(yīng)氣體攜帶進(jìn)入反應(yīng)室1F，以作為紫外光與反應(yīng)氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的敏化劑。流量微控臺4K與六個(gè)質(zhì)量流量器4L1～4L6之間為電連接，它可以完成各路反應(yīng)氣體流量的自動控制，并與旋片式真空機(jī)械泵3A一起將反應(yīng)室1F的工作壓力維持在小于200Pa的超低壓狀態(tài)；本優(yōu)選實(shí)施例采用北京建中機(jī)器廠生產(chǎn)的D08-5A/ZM型流量微控臺，可同時(shí)為五路質(zhì)量流量器提供數(shù)字設(shè)定、數(shù)字顯示及工作電源，并配有STD工業(yè)控制微機(jī)、專用控制語言；反應(yīng)氣體流量的設(shè)定可以是固定值，也可以是隨時(shí)間的變化值，當(dāng)反應(yīng)氣體流量與流量設(shè)定值偏離時(shí)，流量微控臺4K會自動報(bào)警提示。反應(yīng)氣體倒抽裝置15是一臺抽速為1升/秒、極限真空度為6×10-2Pa的旋片式真空機(jī)械泵3A，其作用是化學(xué)反應(yīng)之后及時(shí)清除殘留在氣體輸送管道的反應(yīng)氣體，以保持上述管道的清潔度及真空度。
利用本實(shí)用新型在所要求的實(shí)驗(yàn)工藝條件下，既可以進(jìn)行SiGe應(yīng)變異質(zhì)結(jié)薄膜材料的低溫(450℃)生長，也可以進(jìn)行SiO2介質(zhì)膜的低溫(室溫--250℃)生長，當(dāng)然也還可以進(jìn)行其他半導(dǎo)體薄膜材料如氮化硅等的化學(xué)汽相沉積。
1、生長SiGe應(yīng)變異質(zhì)結(jié)薄膜材料的實(shí)驗(yàn)工藝條件①背景真空度6.0×10-7Pa；②反應(yīng)溫度450℃；③汞室溫度50℃；④反應(yīng)壓力17Pa；⑤反應(yīng)時(shí)間30分鐘；⑥反應(yīng)氣體及流量二氯二氫硅(SiH2Cl2)∶鍺烷(GeH4)＝20sccm∶5sccm。
利用本實(shí)用新型并按上述工藝條件生長的SiGe材料，其X射線回?cái)[曲線示于圖7，與圖8示出的用UHV/CVD設(shè)備生長的SiGe材料的X射線回?cái)[曲線(半導(dǎo)體學(xué)報(bào)2000年第21卷7期684頁登載)相比，其曲線衍射峰的半峰寬度明顯好于后者。這表明用本實(shí)用新型生長出的SiGe材料有良好的結(jié)晶性，材料晶體結(jié)構(gòu)完整。
2、生長SiO2薄膜材料的實(shí)驗(yàn)工藝條件①背景真空度6.0×10-7Pa；②反應(yīng)溫度室溫--250℃；③汞室溫度50℃；④反應(yīng)壓力50Pa；⑤反應(yīng)時(shí)間30分鐘；
⑥反應(yīng)氣體及流量硅烷(SiH4)∶一氧化二氮(N2O)＝60sccm∶120sccm；用橢偏儀對本實(shí)用新型生長的SiO2薄膜材料進(jìn)行測試，其膜層厚度約為120nm，折射率為1.45-1.47。這說明用本實(shí)用新型生長的SiO2薄膜層質(zhì)量與高溫氧化生長的SiO2薄膜層質(zhì)量相同。
此外，本實(shí)用新型除反應(yīng)氣體氣路系統(tǒng)在各種情況下都必須工作外，其他系統(tǒng)則可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。如果對生長半導(dǎo)體材料只強(qiáng)調(diào)沉積速度這個(gè)單一性能時(shí)，就只需要其中的旋片式真空機(jī)械泵3A和加熱系統(tǒng)工作即可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的LP/CVD設(shè)備功能；如果只考慮低溫反應(yīng)性能，就需要其中的紫外光能量輔助系統(tǒng)工作既可使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的UV/CVD設(shè)備功能；如果只考慮材料的生長質(zhì)量，則只需其中的超高真空系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)工作即可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的UHV/CVD設(shè)備功能。這充分體現(xiàn)出本實(shí)用新型具有靈活、多用途的優(yōu)越性。
權(quán)利要求1.一種光化學(xué)氣相沉積設(shè)備，包括含有至少兩個(gè)真空室和三級真空泵組的超高真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、反應(yīng)氣體氣路系統(tǒng)，其中所述的真空室中有一個(gè)是反應(yīng)室[1F]，所述的三級真空泵組由真空機(jī)械泵[3A]、真空分子泵[3B]及真空離子泵[3C]組成，所述的真空機(jī)械泵[3A]、真空分子泵[3B]、真空離子泵[3C]均通過管道傳送裝置與所述真空室相連；所述加熱系統(tǒng)的加熱器[2]安置在所述反應(yīng)室[1F]內(nèi)；所述反應(yīng)氣體氣路系統(tǒng)包括至少兩種反應(yīng)氣體源[5]、含有質(zhì)量流量器[4L1～4L6]和流量微控臺[4K]的氣體流量測控裝置、由管道和閥門構(gòu)成的氣體輸送裝置，所述反應(yīng)氣體源[5]中的反應(yīng)氣體通過氣體輸送裝置傳送到反應(yīng)室[1F]，氣體流量測控裝置與氣體輸送裝置連接，用以測量和控制向反應(yīng)室[1F]輸送的反應(yīng)氣體的流量；其特征在于還包括一個(gè)含有紫外光源[9]和光窗[8]等的紫外光能量輔助系統(tǒng)，所述光窗密封安裝在所述反應(yīng)室[1F]的頂部，所述紫外光源[9]正對光窗[8]安裝在反應(yīng)室[1F]頂部外側(cè)的本體上，紫外光源[9]發(fā)出的紫外光通過光窗[8]透射到該反應(yīng)室[1F]內(nèi)；所述氣體流量測控裝置與真空機(jī)械泵[3A]協(xié)同將反應(yīng)室[1F]的工作壓力維持在超低壓狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于所述的真空機(jī)械泵[3A]為旋片式真空機(jī)械泵，所述的真空分子泵[3B]為渦輪分子泵，所述的真空離子泵[3C]為濺射離子泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的光化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于所述反應(yīng)室[1F]的工作壓力小于200Pa。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于所述的真空室有三個(gè)，第一真空室是處理室[1C]，第二真空室是預(yù)備室[1Y]，第三真空室是反應(yīng)室[1F]，所述處理室、預(yù)備室、反應(yīng)室的背景真空度為依次逐級遞增；所述預(yù)備室[1Y]其中的兩個(gè)側(cè)壁分別通過法蘭盤與所述處理室[1C]、所述反應(yīng)室[1F]連接，處理室[1C]與預(yù)備室[1Y]之間設(shè)有密封小門[11]，預(yù)備室[1Y]與反應(yīng)室[1F]之間設(shè)有第一閘板閥[12-1]；所述真空離子泵[3C]通過管道、第四閘板閥[12-4]與反應(yīng)室[1F]連通，并通過管道、第二閘板閥[12-2]、第三閘板閥[12-3]與預(yù)備室[1Y]連通；所述真空分子泵[3B]通過管道、第三閘板閥[12-3]與預(yù)備室[1Y]連通，并通過管道、角閥[16]、第二閘板閥[12-2]與反應(yīng)室[1F]兩路連通；所述真空機(jī)械泵[3A]經(jīng)過一個(gè)三通接頭一端與所述真空分子泵[3B]連通，另一端則通過閥門和管道與所述處理室[1C]連通；所述處理室[1C]、預(yù)備室[1Y]還通過輸送管道、閥門、三通接頭與高純氮?dú)庠唇油ā?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于所述處理室[1C]、預(yù)備室[1Y]、反應(yīng)室[1F]的背景真空度分別為1Pa、10-5Pa、10-7Pa。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于由氮?dú)庠闯淙胩幚硎襕1C]和預(yù)備室[1Y]的高純氮?dú)鉃?個(gè)大氣壓。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種光化學(xué)氣相沉積設(shè)備，適用于半導(dǎo)體薄膜材料的外延生長，它主要由超高真空系統(tǒng)、反應(yīng)氣體氣路系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、紫外光能量輔助系統(tǒng)組成，是LP/CVD、UHV/CVD和UV/CVD設(shè)備的有機(jī)結(jié)合體。其主要特點(diǎn)是采用了三級真空泵組和三級真空室逐級過渡技術(shù)，使得反應(yīng)室的背景真空度達(dá)到10
文檔編號C23C16/48GK2568672SQ0226216
公開日2003年8月27日 申請日期2002年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月5日
發(fā)明者張鶴鳴, 戴顯英, 胡輝勇, 孫建成, 王玉清 申請人:西安電子科技大學(xué)