[发明专利]碳化硅外延生长管路系统

说明书

本发明公开一种碳化硅外延生长管路系统，其包括储液装置、输入单元以及输出单元，储液装置包括恒温机构及设于其内的液罐，输入单元包括一输入管路，输入管路的两端分别密封地连接于液罐、载气源，输入管路上设有第一流量控制器；输出单元包括输出主管路以及并联于其的多个输出支管路，输出主管路的一端密封地连接于液罐并且其上设有压力控制器，至少一部分输出支管路上设有第二流量控制器，第二流量控制器用于控制其所在的输出支管路的流量。本发明可以实现各输出支管路的流量的分别独立控制，以及各输出支管路的剂量分配比例可调，尤其适用于大尺寸(8‑12吋)外延炉腔，以在大尺寸外延片的制备中提高其浓度均匀性与厚度均匀性等。

技术领域

本发明涉及第三代半导体碳化硅材料外延设备领域，尤其涉及一种能够实现多路独立控制的碳化硅外延生长管路系统。

背景技术

第三代半导体碳化硅外延生长通常使用化学气相沉积(Chemical VaporDeposition，简称CVD)方式，其中，由三氯氢硅(TCS)负责提供外延生长所需的硅元素，由三甲基铝(TMA)负责提供外延生长中P型掺杂所需的铝元素。三氯氢硅(TCS)、三甲基铝(TMA)在常温状态下均为液态，通常状态下TCS、TMA作为液相源是无法直接通入炉腔内使用的，目前通用的方案是将载气(通常情况下为氢气)通入恒温恒压的TCS或TMA液相源中，通过载气携带出饱和状态下的TCS蒸汽或者TMA蒸汽，以饱和蒸汽的气体形式将TCS或TMA携带入反应腔室内进行外延生长。

由于TCS是碳化硅外延重要的生长源，因此其剂量直接决定了外延调试的重要影响因素C、Si，而TMA作为碳化硅外延重要的掺杂源，其剂量则直接决定了P型外延的掺杂浓度，因此保证TCS、TMA的剂量线性可控至关重要。

参看图1所示，现有的一种管路系统，其通过一条输出管路同时连通反应腔的主路、旁路等多条管路，并通过恒温机构来保证其内部的液罐的温度恒定，通过压力控制器(EPC)来控制液罐中的压力。当该管路系统用于提供TCS时，液罐内的TCS液体维持在恒温恒压状态下，此时TCS在载气H2中溶解的密度ρ是恒定的，因此，通过流量控制器MFC计算出载气H2的流量v后，由质量公式m＝ρ·v可以计算出TCS实际通入反应腔内的总剂量。当该管路系统用于提供TMA时，原理与提供TCS的相同。

现有的这种管路系统及其剂量控制方式仅能控制实际通入反应腔的TCS或TMA总剂量，无法实现多路TCS源或TMA源的分别独立控制，因此，在小尺寸(4-6吋)外延炉腔的控制应用中是足够的。但是，随着外延尺寸的不断扩大，例如用于大尺寸(8-12吋)外延炉腔的管路系统，就必须要实现TCS源或TMA源的多路分别独立控制，才能实现多路C、Si、Al等的独立控制，否则大尺寸外延片的浓度均匀性与厚度均匀性等方面均无法达到要求。

因此，有必要提供一种能够实现多路分别独立控制，并且各路剂量分配比例可调的管路系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现多路分别独立控制，并且各路剂量分配比例可调的碳化硅外延生长管路系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种碳化硅外延生长管路系统，其包括储液装置、输入单元以及输出单元；其中，储液装置包括恒温机构以及设于所述恒温机构内的液罐，所述恒温机构用于保持所述液罐的温度恒定；所述输入单元包括一输入管路，输入管路的一端密封地连接于所述液罐，其另一端用于连接载气源，所述输入管路上设有第一流量控制器，所述第一流量控制器用于控制所述输入管路的流量；输出单元包括输出主管路以及多个输出支管路，所述输出主管路的一端密封地连接于所述液罐，所述输出主管路的另一端并联多个所述输出支管路，且所述输出主管路上设有压力控制器，所述压力控制器用于保持所述液罐的压力恒定，至少一部分所述输出支管路上设有第二流量控制器，所述第二流量控制器用于控制其所在的所述输出支管路的流量。