一種多片碳化硅半導(dǎo)體材料制造裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多片半導(dǎo)體材料制造裝置，特別涉及一種基于銅螺旋管射頻加熱的多片碳化硅(SiC)半導(dǎo)體材料外延生長裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]第三代半導(dǎo)體材料碳化硅(SiC)材料，具有高臨界擊穿場強、高的熱導(dǎo)率、高的電子飽和漂移速率、優(yōu)越的機械特性和物理、化學(xué)穩(wěn)定性等特點，在高溫、高頻、大功率、抗輻射等領(lǐng)域，尤其是高溫或強腐蝕性等惡劣環(huán)境中具有巨大的應(yīng)用潛力。SiC作為一種具有極高應(yīng)用價值和廣闊市場前景的半導(dǎo)體材料，隨著單晶生長技術(shù)和外延薄膜生長技術(shù)的不斷發(fā)展，已受到國內(nèi)外半導(dǎo)體行業(yè)的極大關(guān)注。SiC為一種同質(zhì)多種結(jié)晶形態(tài)的材料，發(fā)現(xiàn)的晶態(tài)形式已經(jīng)超過250種。SiC同質(zhì)和異質(zhì)外延生長是制造SiC器件的關(guān)鍵技術(shù)，隨著單晶缺陷密度的降低，圓片尺寸的增大，SiC基器件在半導(dǎo)體器件中扮演著越來越重要的角色。
[0003]目前，化學(xué)氣相沉積法(CVD)是制備SiC外延膜的主要方法。所謂CVD技術(shù)，就是將化合物氣體如SiH4、C2H4、H2等反應(yīng)氣體通入反應(yīng)室內(nèi)，在熱襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在襯底上外延生長所希望的材料，如SiC等。CVD法外延生長SiC材料，其生長率與摻雜更可控，可重復(fù)性更強，而且由于是高純的源氣體，材料中的雜質(zhì)濃度大大降低，并且可以生長具有良好均一性和可重復(fù)性的N型和P型外延層。由于CVD法具有相對較低的生長溫度，晶體結(jié)構(gòu)更加完美。
[0004]CVD有幾種典型的生長設(shè)備:一是水平式CVD反應(yīng)器；二是垂直式CVD反應(yīng)器；三是行星式溫壁反應(yīng)器。一般情況下，CVD采用的是管狀式石英腔室，反應(yīng)壓力較高，生長器容量較小。為了解決新一代電力電子器件產(chǎn)業(yè)化發(fā)展要求，迫切需要提供一種新型的碳化硅多片外延生長裝置，以提高生長效率降低成本，滿足SiC外延片大規(guī)?；a(chǎn)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種半導(dǎo)體材料生長制造裝置。例如可同時容納多片2英寸襯底進行的SiC同質(zhì)或者異質(zhì)外延生長，可以很大程度上提高后續(xù)器件制作的產(chǎn)率，節(jié)約材料生長時間和成本，提高生產(chǎn)效率。
[0006]本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體材料生長制造裝置，包括:主腔室，進氣系統(tǒng)，石墨托，感應(yīng)加熱線圈，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)；所述進氣系統(tǒng)用于向所述主腔室輸入材料生長所需的氣體；所述石墨托用于放置襯底材料，位于所述進氣系統(tǒng)下方；所述感應(yīng)加熱線圈用于加熱，位于所述石墨托下方；所述旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)與所述石墨托連接，用于帶動所述石墨托進行旋轉(zhuǎn)；所述排氣系統(tǒng)用于向主腔室外部排出反應(yīng)后的廢氣。
[0007]與現(xiàn)有的生長技術(shù)相比，本發(fā)明的特點是簡易、靈活、多用、壓力調(diào)節(jié)范圍寬、容量大、易于控制，有$父尚的生長溫度，最尚可達到1700°C。
【附圖說明】
[0008]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明，其中:
[0009]圖1是本發(fā)明中半導(dǎo)體材料生長制造裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明中噴氣嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3是本發(fā)明中石墨托的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實例性的實施進行描述。為了清楚和簡要期間，實際的實施并不局限于說明書中所描述的這些技術(shù)特征。然而，應(yīng)該理解的是，在改進任何一個所屬實施例的過程中，多個具體實施例的決定必須是能夠?qū)崿F(xiàn)改進人員的特定目標，例如，遵從行業(yè)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的限制，所述限制隨著實施例的不同而變化。而且，應(yīng)該知道的是，前述改進的效果即使是非常復(fù)雜和耗時的，但是這對于知曉本發(fā)明益處的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說仍然是常規(guī)使用手段。
[0013]請參閱圖1至圖3所示，本發(fā)明提出的半導(dǎo)體材料生長制造裝置包括:不銹鋼圓柱形中空主腔室0，位于主腔室上端的進氣管道3，進氣管道3的下端連接氣體噴嘴4，氣體噴嘴4下面對應(yīng)放置石墨托5，感應(yīng)加熱線圈6位于石墨托5的下方，和石墨托5相連的是鉬支架，和系統(tǒng)外電機組成旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)7，排氣管道8在主腔室的下端；所述主腔室O外側(cè)具有室壁1，室壁I的內(nèi)側(cè)設(shè)置有可動保溫墻2。所述半導(dǎo)體材料可以是碳化硅材料。
[0014]圖1示出了本發(fā)明中多片碳化硅半導(dǎo)體材料制造裝置整體示意圖。如圖1所示，主腔室O為一圓柱形的中空體，其采用不銹鋼材質(zhì)制成，用于提供晶體外延生長的真空環(huán)境，該主腔室O的室壁I為不銹鋼，環(huán)繞在主腔室壁I內(nèi)側(cè)的是可動保溫墻2，可動保溫墻2的中間形成樣品生長室。在該實施例中主腔室壁I的內(nèi)壁均是可動的，既可以是一個整體可動保溫墻，也可以是多扇獨立可動的保溫墻，用以減少熱輻射，保持石墨基座和石墨托的溫度。
[0015]本發(fā)明提供的多片半導(dǎo)體材料制造裝置的進氣管道3和氣體噴嘴4構(gòu)成本反應(yīng)器的進氣系統(tǒng)。進氣裝置由多路進氣管道構(gòu)成，它位于生長室的上方。所述進氣管道3的下端連接氣體噴嘴4，通過標準CF或標準VCR連接密封，且氣體噴嘴4深入主腔室O內(nèi)部，進氣管道3上端連接外部氣路。進氣管道3的管路是由雙層或者多層管道套管構(gòu)成，其中外部套管與內(nèi)部套管之間的通道所輸送的氣體用于限制所述內(nèi)部套管的氣體流向，從而有利于晶體生長過程中氣流氣壓的穩(wěn)定性，以及生長的SiC外延層的均勻性等。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚地知曉，根據(jù)具體晶體外延生長工藝，多層套管中的內(nèi)層套管數(shù)量取決于所需要輸入的氣體的種類以及各種可能需要的保護氣體等。氣體噴嘴4的詳細圖示見圖2。氣體噴嘴4是由不銹鋼盤9和螺旋狀排列的圓形小孔10構(gòu)成。生長氣體混合后通入進氣管道3，然后通過氣體噴嘴4到達襯底表面，進行外延生長。氣體噴嘴4用于保證氣體能夠均勻到達石墨托上，減小氣體的耗盡以保證晶體外延層的均勻性。
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