[发明专利]硅基砷化镓外延材料及器件制造设备和制造方法

权利要求书

1.一种硅基砷化镓外延材料及器件制造设备，其特征在于，它包括UHVCVD反应腔室（1）；所述UHVCVD反应腔室（1）与真空过渡腔室（2）连通，真空过渡腔室（2）与晶片缓存腔室（3）连通，晶片缓存腔室（3）与中央传送腔室（4）连通；所述中央传送腔室（4）还与热处理腔室（5）、MOCVD反应腔室（6）及层流罩（7）连通；彼此连通的腔室之间设有闸阀（8），层流罩（7）与中央传送腔室（4）之间也设有闸阀（8）；所述中央传送腔室（4）和真空过渡腔室（2）中设有真空机械手（9）；所述UHVCVD反应腔室（1）设有机械泵、分子泵和离子泵，UHVCVD反应腔室（1）本底真空度优于5×10^-9Torr，最高加热温度为800～1000℃；所述真空过渡腔室（2）设有机械泵和分子泵，真空过渡腔室（2）最高真空度为10^-7Torr～10^-8Torr；所述晶片缓存腔室（3）、中央传送腔室（4）、热处理腔室（5）和MOCVD反应腔室（6）设有机械泵；所述热处理腔室（5）最高烘烤温度为1400℃；所述MOCVD反应腔室（6）最高加热温度为800～900℃。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述MOCVD反应腔室（6）上设有原位监测系统；所述UHVCVD反应腔室（1）、真空过渡腔室（2）、晶片缓存腔室（3）、中央传送腔室（4）、热处理腔室（5）和MOCVD反应腔室（6）上设有集成的气体输运系统、真空系统、尾气处理系统、电气系统和生长控制系统；所述晶片缓存腔室（3）分为1～4层。

3.一种硅基砷化镓外延材料及器件制造设备，其特征在于，它包括UHVCVD反应腔室（1）；所述UHVCVD反应腔室（1）与真空过渡腔室（2）连通，真空过渡腔室（2）与中央传送腔室（4）连通；所述中央传送腔室（4）还与晶片缓存腔室（3）、热处理腔室（5）、MOCVD反应腔室（6）及层流罩（7）连通；彼此连通的腔室之间设有闸阀（8），层流罩（7）与中央传送腔室（4）之间也设有闸阀（8）；所述中央传送腔室（4）中设有真空机械手（9）；所述真空过渡腔室（2）中设有承载基座（10）和推杆（11）；所述UHVCVD反应腔室（1）设有机械泵、分子泵和离子泵，UHVCVD反应腔室（1）本底真空度优于5×10^-9Torr，最高加热温度为800～1000℃；所述真空过渡腔室（2）设有机械泵和分子泵，真空过渡腔室（2）最高真空度为10^-7Torr～10^-8Torr；所述晶片缓存腔室（3）、中央传送腔室（4）、热处理腔室（5）和MOCVD反应腔室（6）设有机械泵；所述热处理腔室（5）最高烘烤温度为1400℃；所述MOCVD反应腔室（6）最高加热温度为800～900℃。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述MOCVD反应腔室（6）上设有原位监测系统；所述UHVCVD反应腔室（1）、真空过渡腔室（2）、晶片缓存腔室（3）、中央传送腔室（4）、热处理腔室（5）和MOCVD反应腔室（6）上设有集成的气体输运系统、真空系统、尾气处理系统、电气系统和生长控制系统；所述晶片缓存腔室（3）分为1～4层。

5.一种基于权利要求1至4任一项所述设备的硅基砷化镓外延材料及器件制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）用中央传送腔室的真空机械手将承载硅衬底的石墨托盘由层流罩传输至晶片缓存腔室；

（2）将缓存腔室中的承载硅衬底的石墨托盘传输至真空过渡腔室内，进行硅衬底的真空过渡，去除硅衬底和石墨托盘上的吸附气体；

（3）将承载硅衬底的石墨托盘传输至UHVCVD反应腔室，进行硅衬底GeSi缓冲层的外延生长；

（4）将承载硅衬底的石墨托盘传输至MOCVD反应腔室，进行硅衬底GaAs结构功能层的外延生长；

（5）将承载硅衬底的石墨托盘传输至层流罩中，将完成外延生长的硅衬底取出；然后将表面沉积有锗硅合金和磷砷化合物的石墨托盘送至热处理腔室进行烘烤洁净处理。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法中，当硅衬底在UHVCVD反应腔室或者MOCVD反应腔室外延生长后，将承载硅衬底的石墨托盘传输至热处理腔室内进行高温退火处理，然后再进行后续步骤。