[发明专利]掺杂源供应管路及化学气相沉积系统

说明书

本发明揭示了掺杂源供应管路及化学气相沉积系统，掺杂源供应管路包括载气源以及用于盛装有机金属源的水浴系统，还包括载气输送管路，连接所述载气和水浴系统，以将载气通入到有机金属源内；有机金属源气体输送管路，使水浴系统与反应腔及废弃处理系统连接，并且其与反应腔连接的第一支路上有且仅有一个第一质量流量控制器；稀释管路，连接载气源和有机金属源气体输送管路的主管路，用于对主管路中掺杂源气体的浓度进行稀释。本发明只需要一个质量流量控制器就能够满足掺杂源气体浓度大跨度的调整需求，省去了多个质量流量控制器带来的管路成本，并且输出区域的管路结构更加简洁；同时，浓度的调整更加便利。

技术领域

本发明涉及碳化硅外延生长领域，尤其是掺杂源供应管路及化学气相沉积系统。

背景技术

碳化硅是第三代宽禁带半导体材料，具有宽禁带、高击穿电压、高热导率、高电子饱和漂移速率、高电子迁移率、小介电常数、强抗辐射性、高化学稳定性等优点，是制造高温、高频、大功率、抗辐射、非挥发存储器件及光电集成器件的关键材料。

碳化硅电力电子器件具有转换效率高、耐高温、抗辐射等特点，已经逐渐在电力转换、太阳能光伏、电动汽车、高效马达等领域取代硅器件。碳化硅电力电子器件的性能，取决于碳化硅外延材料的质量。

在碳化硅外延层掺杂过程中，掺杂源的浓度（单位体积内掺杂源的原子或分子数量）变化跨度较大，需要在10¹⁵cm^-3——10²⁰ cm^-3之间进行调整，现有的掺杂源供应管路通过多条带有不同流量范围的质量流量控制器的管路来满足输送到反应室中的掺杂源浓度的大跨度调整的需要，但是由于每个质量流量控制的调整范围是有限的，在如此大跨度的浓度调整时，需要的质量流量控制器的数量也是非常多的，而质量流量控制器的价格较高，这就造成管路的成本大大增加，同时也造成输出管路局部结构的复杂化；另外，复杂的输出管路也增加了输出浓度的控制难度。

并且，现有的铝氮掺杂工艺中，通常需要两套独立的管道来分别进行铝源和氮源的供应，这就造成管路结构的进一步复杂化，导致外延生长设备的结构变大，同时增加了设备的成本。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，通过设置稀释管路，对水浴系统输出的高浓度反应气体和/或氮气供应管路输出的氮气进行稀释得到低浓度的掺杂源气体，从而满足了掺杂源浓度大跨度的调整需要，提供了管路简单、成本低的掺杂源供应管路及采用所述供应管路的化学气相沉积系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

掺杂源供应管路，包括载气源，还包括主气路、稀释管路、有机金属源供应管路和/或氮气供应管路，所述主气路连接所述稀释管路、有机金属源供应管路和/或氮气供应管路，且所述主气路通过一个第一质量流量控制器控制输入到反应腔的掺杂源供应量，所述稀释管路和有机金属源供应管路分别连接载气源。

优选的，所述的掺杂源供应管路，其中：所述主气路包括主气道以及并联在所述主气道上的第一支路及第二支路，所述第一支路连接所述反应腔且其上设置所述第一质量流量控制器，所述第二支路连接废气处理系统 。

优选的，所述的掺杂源供应管路，其中：所述第一质量流量控制器的流量范围在500-1500sccm之间。

优选的，所述的掺杂源供应管路，其中：所述第二支路包括从主气道到废气处理系统之间的管道上依次设置的第一气动阀、压力流量计、第二气动阀及手动阀，所述压力流量计的压力调整范围为0-3000torr之间。

优选的，所述的掺杂源供应管路，其中：所述稀释管路至少包括依次设置在所述主气路和载气源之间的管道上的第一单向阀及第三质量流量控制器。