CN115896934A - 化学气相沉积设备及碳化硅外延层制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种化学气相沉积设备，包括：备样室、操作室、反应室以及取样室。其中，备样室适用于提供放置装载有衬底晶圆片的托盘的空间；操作室，包括：机械手以及陷气阱，机械手适用于抓取备样室中的托盘并输运至对应的反应室；陷气阱适用于排空进入操作室的气体；反应室，包括：多个生长室以及中转室，多个生长室分别适用于提供生长相应外延层的反应空间；中转室适用于在多个生长室同时生长对应的外延层时，对多个托盘提供暂存的空间；取样室，适用于放置装载有反应完成的晶圆片的托盘；其中，操作室配置为设置于化学气相沉积设备的中心，其他各室配置为设置于操作室的周围；操作室与其它各室之间通过阀门连接。

Description

化学气相沉积设备及碳化硅外延层制备方法

技术领域

本发明涉及化学气相沉积设备以及制造碳化硅外延晶片的技术领域，具体涉及一种化学气相沉积设备及碳化硅外延层制备方法。

背景技术

化学气相沉积技术是一种被广泛应用于半导体制备领域的技术，通过将一种或多种气源通入反应腔内，在设定的反应条件下在对应衬底表面生长或沉积单晶或多晶薄膜。

传统化学气相沉积设备采用单腔室结构，在同一个腔室中实现多重外延层的制备。由于掺杂不同元素的外延层制备条件互不相同，在多层结构外延层的制备过程中，反应环境中存在多种气源相互串扰，从而影响制备的外延层的纯度以及品质。此外，传统化学气相沉积设备由于其单腔室结构，导致无法同时生长多种外延层：即必须在生长完成某一层外延层后，再调整反应气氛，进行后续诸多层的制备，使得多层结构的外延层的制备效率较低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种化学气相沉积设备，包括：

备样室，适用于提供放置装载有衬底晶圆片的托盘的空间；

操作室，包括：

机械手，适用于自动抓取上述备样室中的上述托盘并输运至对应的反应室；

陷气阱，适用于排空进入上述操作室的气体；

上述反应室，包括：

第一生长室，适用于提供生长缓冲层的反应空间；

第二生长室，适用于提供生长N型外延层的反应空间；

第三生长室，适用于提供生长P型外延层的反应空间；以及

中转室，适用于在上述第一生长室、上述第二生长室以及上述第三生长室同时生长对应的外延层时，对多个上述托盘提供暂存的空间；

取样室，适用于放置装载有反应完成的晶圆片的托盘；

其中，上述操作室配置为设置于化学气相沉积设备的中心，上述备样室、上述反应室以及上述取样室配置为设置于上述操作室的周围；上述操作室与其它各室之间通过阀门连接。

根据本发明的实施例，上述备样室、上述反应室以及上述取样室被配置为真空室；多个上述真空室分别配置有独立的气体入口以及气体出口；多个上述气体出口与不锈钢气管连接后并联，并通过真空泵将反应残余气体抽至尾气塔。

根据本发明的实施例，上述机械手的材质为石墨以及碳化硅陶瓷中的一种；上述机械手具有分别沿X轴、Y轴以及Z轴三个方向移动的功能。

根据本发明的实施例，上述机械手包括弹力绳盒、弹力绳收纳轮、电机和可动指盘；上述弹力绳盒，适用于放置弹力绳；上述可动指盘上配置有多组可动指；其中，在上述电机的驱动下，上述弹力绳收纳轮收紧弹力绳，以使得上述可动指带动弹簧向轴心移动，进而抓住装载有晶圆片的托盘；撤掉电机后，上述弹簧收缩，带动上述可动指朝着远离轴心的方向移动，进而松开上述装载有晶圆片的托盘。

根据本发明的实施例，陷气阱包括：上部和下部；

上述上部包括：

整面铺设的入气孔，适用于提供将惰性气体通入上述操作室的入口；

第一隔离墙，设置于与上述各真空室的外壁衔接，适用于将入气孔通入的上述惰性气体进行阻挡，使得上述惰性气体可以垂直向下运动；

上述下部包括：

陷气槽，设置于操作室底部，并配置为环状，适用于将从多个上述真空室中进入上述操作室的上述反应残余气体进行聚集；

第二隔离墙，设置于与上述第一隔离墙相对应的位置，适用于将从多个上述真空室中进入到上述操作室的上述反应残余气体进行隔离；

回气孔，上述回气孔设置于上述陷气槽内，配置为与上述真空泵连接，进而实现将进入操作室的上述反应残余气体抽至尾气塔；其中，相邻两个上述第二隔离墙之间设置有多个上述回气孔。

本发明的另一方面公开一种碳化硅外延层制备方法，应用于上述任一项所述的设备，包括：

将装载有衬底晶圆片的托盘经由备样室运输至操作室；

利用机械手从上述操作室中抓取上述托盘，运输至第一生长室，实现在上述衬底晶圆片上生长缓冲层；

在上述第一生长室中完成上述缓冲层生长状态的情况下，利用上述机械手从上述操作室中抓取上述托盘，运输至第二生长室，实现在上述缓冲层上生长N型外延层；

在上述第二生长室中完成上述N型外延层生长状态的情况下，利用上述机械手从上述操作室中抓取上述托盘，运输至第三生长室，实现在上述N型外延层上生长P型外延层；

在上述第三生长室中完成上述P型外延层生长状态的情况下，利用机械手从上述操作室中抓取上述托盘，运输至取样室，完成碳化硅外延层的制备；

其中，在上述第一生长室、上述第二生长室以及上述第三生长室分别同时生长对应的外延层时，利用上述机械手抓取多个上述托盘，并暂存在中转室中。

根据本发明的实施例，利用机械手从上述操作室中抓取上述托盘，运输至第一生长室，实现在上述衬底晶圆片上生长缓冲层，包括：

将上述第一生长室的温度、压力调整至设定数值，从上述第一生长室的气体入口通入第一生长气体；其中，第一生长气体包括硅源气、碳源气以及缓冲剂源气；

待上述第一生长室的压力稳定且与上述操作室的压力相同时，开启上述第一生长室与上述操作室之间的第二阀门；

利用上述机械手抓取上述操作室中的托盘至上述第一生长室，随后退回机械手，关闭上述第二阀门；

在上述第一生长室中生长完成设定厚度的缓冲层后，开启上述第二阀门，利用上述机械手从上述第一生长室中抓取上述托盘至上述操作室，关闭上述第二阀门。

根据本发明的实施例，在上述第一生长室中完成上述缓冲层生长状态的情况下，利用机械手从上述操作室中抓取上述托盘，运输至第二生长室，实现在上述缓冲层上生长N型外延层，包括：

将上述第二生长室的温度、压力调整至设定数值，从上述第二生长室的气体入口通入第二生长气体；其中，第二生长气体包括硅源气、碳源气以及N型掺杂剂源气；

待上述第二生长室的压力稳定且与上述操作室的压力相同时，开启上述第二生长室与上述操作室之间的第三阀门；

利用上述机械手抓取上述操作室中的托盘至上述第二生长室，随后退回机械手，关闭上述第三阀门；

在上述第二生长室中生长完成设定厚度的N型外延层后，开启上述第三阀门，利用上述机械手从上述第二生长室中抓取上述托盘至上述操作室，关闭上述第三阀门。

根据本发明的实施例，在上述第二生长室中完成上述N型外延层生长状态的情况下，利用机械手从上述操作室中抓取上述托盘，运输至第三生长室，实现在上述N型外延层上生长P型外延层，包括：

将上述第三生长室的温度、压力调整至设定数值，从上述第三生长室的气体入口通入第三生长气体；其中，第三生长气体包括硅源气、碳源气以及P型掺杂剂源气；

待上述第三生长室的压力稳定且与上述操作室的压力相同时，开启上述第三生长室与上述操作室之间的第四阀门；

利用上述机械手抓取上述操作室中的托盘至上述第三生长室，随后退回机械手，关闭上述第四阀门；

在上述第三生长室中生长完成设定厚度的P型外延层后，开启上述第四阀门，利用上述机械手从上述第三生长室中抓取上述托盘至上述操作室，关闭上述第四阀门。

根据本发明的实施例，上述碳化硅外延层制备方法，还包括：

S1：将装载有衬底晶圆片的托盘经由备样室运输至操作室；

S2：利用机械手从上述操作室中抓取上述托盘，运输至第一生长室，实现在上述衬底晶圆片上生长缓冲层；

S3：在上述第一生长室中完成上述缓冲层生长状态的情况下，利用机械手从上述操作室中抓取上述托盘，运输至第二生长室，实现在上述缓冲层上生长第一N型外延层；

S4：在上述第二生长室中完成上述第一N型外延层生长状态的情况下，利用机械手从上述操作室中抓取上述托盘，运输至第三生长室，实现在上述N型外延层上生长第一P型外延层；

S5：在上述第三生长室中完成上述第一P型外延层生长状态的情况下，利用机械手从上述操作室中抓取上述托盘，运输至第二生长室，实现在上述在第一P型外延层上生长第二N型外延层；

S6：在上述第二生长室中完成上述第二N型外延层生长状态的情况下，利用机械手从上述操作室中抓取上述托盘，运输至第三生长室，实现在上述第二N型外延层上生长第二P型外延层；

S7：根据碳化硅外延层的掺杂条件，多次重复S5～S6。

根据本发明的实施例，该设备采用多腔室结构，并且每个腔室可以完成独立的功能，也可以串起来完成复合结构的功能。因此碳化硅外延层制备方法，可以独立，也可以按顺序串联进行。

根据本发明的实施例，该设备采用多腔室结构，每个腔室都是稳定状态，只完成单一功能，从而避免了多种气源相互串扰，如N、P掺杂源的串扰、记忆效果，提高了外延层的纯度和品质。同时，从一种外延制备流程切换到另一种外延制备流程，不需要等待，从而晶圆片的外延表面不会受到破坏，提高了外延层的品质，降低了杂相和缺陷的产生。

根据本发明的实施例，该设备采用多腔室结构，通过开关阀门将晶圆在各道工序之间传递，短期内就能完成外延层的制备。不需要像单腔室结构一样，各道工序需要一定的时间进行切换，从而增加了总工序的完成时间。另外，多个生长室也可以同时独立工作，完成多片晶圆片的外延层制备，从而提升了多层结构的外延层的制备效率。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了根据本发明实施例的化学气相沉积设备示意图；

图2示意性示出了根据本发明实施例的机械手示意图；

图3示意性示出了根据本发明实施例的陷气阱示意图；

图4示意性示出了根据本发明实施例的碳化硅外延层制备方法流程图；

图5示意性示出了根据本发明另一实施例的碳化硅外延层制备方法流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

图1示意性示出了根据本发明实施例的化学气相沉积设备示意图。

本发明的一种示例性实施例提供一种化学气相沉积设备，参见图1所示，包括：备样室、操作室、反应室以及取样室。其中，备样室适用于提供放置装载有衬底晶圆片的托盘的空间；操作室，包括：机械手和陷气阱；其中，机械手适用于自动抓取备样室中的托盘并输运至对应的反应室；陷气阱适用于排空进入操作室的气体；反应室，包括：第一生长室、第二生长室、第三生长室以及中转室；其中，第一生长室适用于提供生长缓冲层的反应空间；第二生长室适用于提供生长N型外延层的反应空间；第三生长室适用于提供生长P型外延层的反应空间；以及中转室适用于在第一生长室、第二生长室以及第三生长室同时生长对应的外延层时，对多个托盘提供暂存的空间；取样室适用于放置装载有反应完成的晶圆片的托盘。其中，操作室配置为设置于化学气相沉积设备的中心，备样室、反应室以及取样室配置为设置于操作室的周围；操作室与其它各室之间通过阀门连接。

根据本发明的实施例，该设备采用多腔室结构，并且每个腔室可以完成独立的功能，也可以串起来完成复合结构的功能。使得碳化硅外延层制备方法，可以独立，也可以按顺序串联进行，该方法简便易行，容易推广。

根据本发明的实施例，该设备采用多腔室结构，多腔室结构中的每个腔室都是稳定状态，只完成单一功能，从而避免了多种气源相互串扰，如N、P掺杂源的串扰、记忆效果，提高了外延层的纯度和品质。同时，从一种外延制备流程切换到另一种外延制备流程，不需要等待，从而晶圆片的外延表面不会受到破坏，提高了外延层的品质，降低了杂相和缺陷的产生。

根据本发明的实施例，该设备采用多腔室结构，通过开关阀门将晶圆在各道工序之间传递，短期内就能完成外延层的制备。不需要像单腔室结构一样，各道工序需要一定的时间进行切换，从而增加了总工序的完成时间。另外，多个生长室也可以同时独立工作，完成多片晶圆片的外延层制备，从而提升了多层结构的外延层的制备效率。

根据本发明的实施例，陷气阱适用于排空进入操作室的气体，也就是说，在操作室与分别与第一生长室、第二生长室以及第三生长室进行交互时，进入操作室的气体通过陷气阱排走，保证操作室不被参与气体污染。

根据本发明的实施例，备样室、反应室以及取样室被配置为真空室；多个真空室分别配置有独立的气体入口以及气体出口；多个气体出口与不锈钢气管连接后并联，并通过真空泵将反应残余气体抽至尾气塔，处理之后进行排空。

根据本发明的实施例，该设备采用多腔室结构，避免了传统设备具有的单腔室结构弊端：由于缓冲层、N型和P型外延工艺的源气、温度、压力等工艺参数互不相同，导致在单腔室里生长对应的外延层时，每次需要切换为相应的反应气氛，并等待一定时间之后，才能达到稳定状态；而在此等待过程中，晶圆片的外延表面上不具有任何保护措施，使得其极易受到干扰，造成外延表面的破坏。

根据本发明的实施例，该设备采用多腔室结构，多腔室结构中的每个腔室都是稳定状态，只完成单一功能，从而避免了多种气源相互串扰，如N、P掺杂源的串扰、记忆效果，提高了外延层的纯度和品质。

图2示意性示出了根据本发明实施例的机械手示意图。

图2中的(a)图表示机械手侧视图，图2中的(b)图表示可动指盘俯视图。

如图2所示，机械手包括弹力绳盒、弹力绳收纳轮、电机和可动指盘等；弹力绳盒，适用于放置弹力绳；可动指盘上配置有多组可动指；其中，在电机的驱动下，弹力绳收纳轮收紧弹力绳，以使得可动指带动弹簧向轴心移动，进而抓住装载有晶圆片的托盘；撤掉电机后，弹簧收缩，带动可动指朝着远离轴心的方向移动，进而松开装载有晶圆片的托盘。通过多次开关电机，从而实现反复抓取装载有晶圆片的托盘的功能。

根据本发明的实施例，优选地，相邻两组可动指呈90度夹角，从而实现平稳地抓取装载有晶圆片的托盘。

根据本发明的实施例，机械手的材质为石墨以及碳化硅陶瓷中的一种，弹力绳为碳绳，均可以耐高温至1650℃；机械手具有分别沿X轴、Y轴以及Z轴三个方向移动的功能。

图3示意性示出了根据本发明实施例的陷气阱示意图。

图3中的(a)图表示陷气阱侧视图，图3中的(b)图表示陷气阱仰视图，图3中的(c)图表示陷气阱俯视图。

如图3所示，陷气阱包括：上部和下部；上部包括：整面铺设的入气孔，适用于提供将惰性气体通入操作室的入口；第一隔离墙，设置于与各真空室的外壁衔接，适用于将入气孔通入的惰性气体进行阻挡，使得惰性气体可以垂直向下运动；下部包括：陷气槽，设置于操作室底部，并配置为环状，适用于将从多个真空室中进入操作室的反应残余气体进行聚集；第二隔离墙，适用于将从多个真空室中进入到操作室的反应残余气体进行隔离；回气孔，回气孔设置于陷气槽内，配置为与真空泵连接，进而实现将进入操作室的反应残余气体抽至尾气塔；其中，相邻两个第二隔离墙之间设置有多个回气孔。

根据本发明的实施例，惰性气体垂直向下运动，从而给进入到操作室的反应残余气体一个向下的压力，使得该残余气体被限制在陷气槽内，通过多个回气孔，被真空泵抽走，实现将操作室的残余气体排空的功能。

图4示意性示出了根据本发明实施例的碳化硅外延层制备方法流程图。

如图4所示，碳化硅外延层制备方法可以包括步骤S401～步骤S405。

在操作S401，利用机械手，将装载有衬底晶圆片的托盘经由备样室运输至操作室。

根据本发明的实施例，利用机械手，将装载有衬底晶圆片的托盘经由备样室运输至操作室，包括：

将装载有衬底晶圆片的托盘放入备样室中对应的位置；

反复抽真空后，用惰性气体冲洗备样室；

开启备样室与操作室之间的第一阀门；

利用机械手抓取备样室中的托盘至操作室后，关闭第一阀门，完成待上样状态。

在操作S402，利用机械手从操作室中抓取托盘，运输至第一生长室，实现在衬底晶圆片上生长缓冲层。

根据本发明的实施例，利用机械手从操作室中抓取托盘，运输至第一生长室，实现在衬底晶圆片上生长缓冲层，包括：

将第一生长室的温度、压力调整至设定数值，从第一生长室的气体入口通入第一生长气体；其中，第一生长气体包括硅源气、碳源气以及缓冲剂源气；

待第一生长室的压力稳定且与操作室的压力相同时，开启第一生长室与操作室之间的第二阀门；

利用机械手抓取操作室中的托盘至第一生长室，随后退回机械手，关闭第二阀门；

在第一生长室中生长完成设定厚度的缓冲层后，开启第二阀门，利用机械手从第一生长室中抓取托盘至操作室，关闭第二阀门，完成缓冲层生长状态。

在操作S403，在第一生长室中完成缓冲层生长状态的情况下，利用机械手从操作室中抓取托盘，运输至第二生长室，实现在缓冲层上生长N型外延层。

根据本发明的实施例，在第一生长室中完成缓冲层生长状态的情况下，利用机械手从操作室中抓取托盘，运输至第二生长室，实现在缓冲层上生长N型外延层，包括：

将第二生长室的温度、压力调整至设定数值，从第二生长室的气体入口通入第二生长气体；其中，第二生长气体包括硅源气、碳源气以及N型掺杂剂源气；

待第二生长室的压力稳定且与操作室的压力相同时，开启第二生长室与操作室之间的第三阀门；

利用机械手抓取操作室中的托盘至第二生长室，随后退回机械手，关闭第三阀门；

在第二生长室中生长完成设定厚度的N型外延层后，开启第三阀门，利用机械手从第二生长室中抓取托盘至操作室，关闭第三阀门，完成N型外延层生长状态。

在操作S404，在第二生长室中完成N型外延层生长状态的情况下，利用机械手从操作室中抓取托盘，运输至第三生长室，实现在N型外延层上生长P型外延层。

根据本发明的实施例，在第二生长室中完成N型外延层生长状态的情况下，利用机械手从操作室中抓取托盘，运输至第三生长室，实现在N型外延层上生长P型外延层，包括：

将第三生长室的温度、压力调整至设定数值，从第三生长室的气体入口通入第三生长气体；其中，第三生长气体包括硅源气、碳源气以及P型掺杂剂源气；

待第三生长室的压力稳定且与操作室的压力相同时，开启第三生长室与操作室之间的第四阀门；

利用机械手抓取操作室中的托盘至第三生长室，随后退回机械手，关闭第四阀门；

在第三生长室中生长完成设定厚度的P型外延层后，开启第四阀门，利用机械手从第三生长室中抓取托盘至操作室，关闭第四阀门，完成P型外延层生长状态。

在操作S405，在第三生长室中完成P型外延层生长状态的情况下，利用机械手从操作室中抓取托盘，运输至取样室，完成碳化硅外延层的制备。

根据本发明的实施例，在第三生长室中完成P型外延层生长状态的情况下，利用机械手从操作室中抓取托盘，运输至取样室，完成碳化硅外延层的制备，包括：

将操作室与取样室反复抽真空后，用惰性气体冲洗操作室与取样室；

开启操作室与取样室之间的第五阀门，利用机械手从操作室中抓取托盘至取样室，关闭第五阀门，完成出样状态。

根据本发明的实施例，操作室与第一生长室、第二生长室以及第三生长室交互之后，都可以独立地与中转室交互；换言之，在第一生长室、第二生长室以及第三生长室分别同时生长对应的外延层时，利用机械手抓取多个托盘，并暂存在中转室中。

根据本发明的实施例，操作室与中转室交互时，也需要在独立反复抽真空后，用惰性气体进行冲洗，保证两室的压力相当，再开启或者关闭两室之间的第六阀门。

根据本发明的实施例，从一种外延制备流程切换到另一种外延制备流程，不需要等待，从而晶圆片的外延表面不会受到破坏，提高了外延层的品质，降低了杂相和缺陷的产生。

图5示意性示出了根据本发明另一实施例的碳化硅外延层制备方法流程图。

如图5所示，碳化硅外延层制备方法还可以包括步骤S501～步骤S507。

在操作S501，利用机械手，将装载有衬底晶圆片的托盘经由备样室运输至操作室；

在操作S502，利用机械手从操作室中抓取托盘，运输至第一生长室，实现在衬底晶圆片上生长缓冲层；

在操作S503，在第一生长室中完成缓冲层生长状态的情况下，利用机械手从操作室中抓取托盘，运输至第二生长室，实现在缓冲层上生长第一N型外延层；

在操作S504，在第二生长室中完成第一N型外延层生长状态的情况下，利用机械手从操作室中抓取托盘，运输至第三生长室，实现在N型外延层上生长第一P型外延层；

在操作S505，在第三生长室中完成第一P型外延层生长状态的情况下，利用机械手从操作室中抓取托盘，运输至第二生长室，实现在第一P型外延层上生长第二N型外延层；

在操作S506，在第二生长室中完成第二N型外延层生长状态的情况下，利用机械手从操作室中抓取托盘，运输至第三生长室，实现在第二N型外延层上生长第二P型外延层；

在操作S507，根据碳化硅外延层的掺杂条件，多次重复S505～S506。

根据本发明的实施例，第一N型外延层、第二N型外延层……以及第m层N型外延层的掺杂浓度不同；第一P外延层、第二P外延层……以及第m层P外延层的掺杂浓度不同，从而制备得到多种掺杂的复杂外延层结构。

根据本发明的实施例，该实施例对应的每个步骤的详细制备流程与第一个实施例的相同，反应条件根据实际掺杂需求进行适应性调整。

根据本发明的实施例，从一种外延制备流程切换到另一种外延制备流程，不需要等待，从而晶圆片的外延表面不会受到破坏，提高了外延层的品质，降低了杂相和缺陷的产生。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种化学气相沉积设备，包括：

备样室，适用于提供放置装载有衬底晶圆片的托盘的空间；

操作室，包括：

机械手，适用于自动抓取所述备样室中的所述托盘并输运至对应的反应室；

陷气阱，适用于排空进入所述操作室的气体；

所述反应室，包括：

第一生长室，适用于提供生长缓冲层的反应空间；

第二生长室，适用于提供生长N型外延层的反应空间；

第三生长室，适用于提供生长P型外延层的反应空间；以及

中转室，适用于在所述第一生长室、所述第二生长室以及所述第三生长室同时生长对应的外延层时，对多个所述托盘提供暂存的空间；

取样室，适用于放置装载有反应完成的晶圆片的托盘；

其中，所述操作室配置为设置于化学气相沉积设备的中心，所述备样室、所述反应室以及所述取样室配置为设置于所述操作室的周围；所述操作室与其它各室之间通过阀门连接。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，

所述备样室、所述反应室以及所述取样室被配置为真空室；

多个所述真空室分别配置有独立的气体入口以及气体出口；

多个所述气体出口与不锈钢气管连接后并联，并通过真空泵将反应残余气体抽至尾气塔。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，

所述机械手的材质为石墨以及碳化硅陶瓷中的一种；

所述机械手具有分别沿X轴、Y轴以及Z轴三个方向移动的功能。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，

所述机械手包括弹力绳盒、弹力绳收纳轮、电机和可动指盘；

所述弹力绳盒，适用于放置弹力绳；

所述可动指盘上配置有多组可动指；

其中，在所述电机的驱动下，所述弹力绳收纳轮收紧弹力绳，以使得所述可动指带动弹簧向轴心移动，进而抓住装载有晶圆片的托盘；撤掉电机后，所述弹簧收缩，带动所述可动指朝着远离轴心的方向移动，进而松开所述装载有晶圆片的托盘。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，陷气阱包括：上部和下部；

所述上部包括：

整面铺设的入气孔，适用于提供将惰性气体通入所述操作室的入口；

第一隔离墙，设置于与所述各真空室的外壁衔接，适用于将入气孔通入的所述惰性气体进行阻挡，使得所述惰性气体垂直向下运动；

所述下部包括：

陷气槽，设置于操作室底部，并配置为环状，适用于将从多个所述真空室中进入所述操作室的所述反应残余气体进行聚集；

第二隔离墙，设置于与所述第一隔离墙相对应的位置，适用于将从多个所述真空室中进入到所述操作室的所述反应残余气体进行隔离；

回气孔，所述回气孔设置于所述陷气槽内，配置为与所述真空泵连接，进而实现将进入操作室的所述反应残余气体抽至尾气塔；其中，相邻两个所述第二隔离墙之间设置有多个所述回气孔。

6.一种碳化硅外延层制备方法，应用于如权利要求1～5中任一项所述的设备，包括：

将装载有衬底晶圆片的托盘经由备样室运输至操作室；

利用机械手从所述操作室中抓取所述托盘，运输至第一生长室，实现在所述衬底晶圆片上生长缓冲层；

在所述第一生长室中完成所述缓冲层生长状态的情况下，利用所述机械手从所述操作室中抓取所述托盘，运输至第二生长室，实现在所述缓冲层上生长N型外延层；

在所述第二生长室中完成所述N型外延层生长状态的情况下，利用所述机械手从所述操作室中抓取所述托盘，运输至第三生长室，实现在所述N型外延层上生长P型外延层；

在所述第三生长室中完成所述P型外延层生长状态的情况下，利用机械手从所述操作室中抓取所述托盘，运输至取样室，完成碳化硅外延层的制备；

其中，在所述第一生长室、所述第二生长室以及所述第三生长室分别同时生长对应的外延层时，利用所述机械手抓取多个所述托盘，并暂存在中转室中。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，利用机械手从所述操作室中抓取所述托盘，运输至第一生长室，实现在所述衬底晶圆片上生长缓冲层，包括：

将所述第一生长室的温度、压力调整至设定数值，从所述第一生长室的气体入口通入第一生长气体；其中，第一生长气体包括硅源气、碳源气以及缓冲剂源气；

待所述第一生长室的压力稳定且与所述操作室的压力相同时，开启所述第一生长室与所述操作室之间的第二阀门；

利用所述机械手抓取所述操作室中的托盘至所述第一生长室，随后退回机械手，关闭所述第二阀门；

在所述第一生长室中生长完成设定厚度的缓冲层后，开启所述第二阀门，利用所述机械手从所述第一生长室中抓取所述托盘至所述操作室，关闭所述第二阀门。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述第一生长室中完成所述缓冲层生长状态的情况下，利用机械手从所述操作室中抓取所述托盘，运输至第二生长室，实现在所述缓冲层上生长N型外延层，包括：

将所述第二生长室的温度、压力调整至设定数值，从所述第二生长室的气体入口通入第二生长气体；其中，第二生长气体包括硅源气、碳源气以及N型掺杂剂源气；

待所述第二生长室的压力稳定且与所述操作室的压力相同时，开启所述第二生长室与所述操作室之间的第三阀门；

利用所述机械手抓取所述操作室中的托盘至所述第二生长室，随后退回机械手，关闭所述第三阀门；

在所述第二生长室中生长完成设定厚度的N型外延层后，开启所述第三阀门，利用所述机械手从所述第二生长室中抓取所述托盘至所述操作室，关闭所述第三阀门。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述第二生长室中完成所述N型外延层生长状态的情况下，利用机械手从所述操作室中抓取所述托盘，运输至第三生长室，实现在所述N型外延层上生长P型外延层，包括：

将所述第三生长室的温度、压力调整至设定数值，从所述第三生长室的气体入口通入第三生长气体；其中，第三生长气体包括硅源气、碳源气以及P型掺杂剂源气；

待所述第三生长室的压力稳定且与所述操作室的压力相同时，开启所述第三生长室与所述操作室之间的第四阀门；

利用所述机械手抓取所述操作室中的托盘至所述第三生长室，随后退回机械手，关闭所述第四阀门；

在所述第三生长室中生长完成设定厚度的P型外延层后，开启所述第四阀门，利用所述机械手从所述第三生长室中抓取所述托盘至所述操作室，关闭所述第四阀门。

10.根据权利要求6所述的方法，还包括：

S1：将装载有衬底晶圆片的托盘经由备样室运输至操作室；

S2：利用机械手从所述操作室中抓取所述托盘，运输至第一生长室，实现在所述衬底晶圆片上生长缓冲层；

S3：在所述第一生长室中完成所述缓冲层生长状态的情况下，利用机械手从所述操作室中抓取所述托盘，运输至第二生长室，实现在所述缓冲层上生长第一N型外延层；

S4：在所述第二生长室中完成所述第一N型外延层生长状态的情况下，利用机械手从所述操作室中抓取所述托盘，运输至第三生长室，实现在所述N型外延层上生长第一P型外延层；

S5：在所述第三生长室中完成所述第一P型外延层生长状态的情况下，利用机械手从所述操作室中抓取所述托盘，运输至第二生长室，实现在所述第一P型外延层上生长第二N型外延层；

S6：在所述第二生长室中完成所述第二N型外延层生长状态的情况下，利用机械手从所述操作室中抓取所述托盘，运输至第三生长室，实现在所述第二N型外延层上生长第二P型外延层；

S7：根据碳化硅外延层的掺杂条件，多次重复S5～S6。

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