半导体产业日新月异的背景下,产品品质的不断提升,而桶式外延设备由于自身结构特性,已不能适应硅外延产品的发展现状,特别是生产的6英寸产品基本无法满足客户的要求,因此此类设备面临着被淘汰的风险。为了挽救这些即将被报废设备,本文对工艺原理及设备结构进行了深入学习和研究,通过优化设计,最终解决了面临的难题,充分利用设备的价值,开发了设备的潜力。本文的设计对推动外延品质的提升,促进我国硅外延事业的发展都有着重要的意义。本文以硅外延产品为研究对象,主要研究工作包括两个方面:针对规模生产出现的电阻率一致性不好的问题,进行了研究分析,特别是在生长温度方面,通过研究理论知识和离子注入片的特性,选择了用温度补偿的方法抑制温度分布的不均匀,并设计出了不同的方案,找到最优结果,优化了生长温度。针对厚度一致性不好的问题进行分析,重点研究了气体流量的原理,对比设备的环向气流与纵向气流对系统的影响,找出差别,通过设计,最终优化了气体流量。文中的所有设计都是在现有工艺无法解决的前提下,从设备方向入手,找出这些设备本身的缺陷,通过改变固有的结构,创新性地使用不同材料和组成方式实现优化。最后将设计的方案实物化,并将其运用在设备中进行有效性分析和改进,对比实验的结果,确定设计的效果,并通过产品的大规模验证,最终实现了对生长温度和气体流量的优化,使产品满足了客户的需要,发挥出了设备的最大价值,实现了外延层电阻率均匀性片间误差小于5%,外延层厚度均匀性片间误差小于3%的技术指标。