一种多片碳化硅半导体材料制造装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种多片半导体材料制造装置，特别涉及一种基于铜螺旋管射频加热的多片碳化硅(SiC)半导体材料外延生长装置。
【背景技术】
[0002]第三代半导体材料碳化硅(SiC)材料，具有高临界击穿场强、高的热导率、高的电子饱和漂移速率、优越的机械特性和物理、化学稳定性等特点，在高温、高频、大功率、抗辐射等领域，尤其是高温或强腐蚀性等恶劣环境中具有巨大的应用潜力。SiC作为一种具有极高应用价值和广阔市场前景的半导体材料，随着单晶生长技术和外延薄膜生长技术的不断发展，已受到国内外半导体行业的极大关注。SiC为一种同质多种结晶形态的材料，发现的晶态形式已经超过250种。SiC同质和异质外延生长是制造SiC器件的关键技术，随着单晶缺陷密度的降低，圆片尺寸的增大，SiC基器件在半导体器件中扮演着越来越重要的角色。
[0003]目前，化学气相沉积法(CVD)是制备SiC外延膜的主要方法。所谓CVD技术，就是将化合物气体如SiH4、C2H4、H2等反应气体通入反应室内，在热衬底表面发生化学反应，并在衬底上外延生长所希望的材料，如SiC等。CVD法外延生长SiC材料，其生长率与掺杂更可控，可重复性更强，而且由于是高纯的源气体，材料中的杂质浓度大大降低，并且可以生长具有良好均一性和可重复性的N型和P型外延层。由于CVD法具有相对较低的生长温度，晶体结构更加完美。
[0004]CVD有几种典型的生长设备:一是水平式CVD反应器；二是垂直式CVD反应器；三是行星式温壁反应器。一般情况下，CVD采用的是管状式石英腔室，反应压力较高，生长器容量较小。为了解决新一代电力电子器件产业化发展要求，迫切需要提供一种新型的碳化硅多片外延生长装置，以提高生长效率降低成本，满足SiC外延片大规模化生产的需求。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明提出了一种半导体材料生长制造装置。例如可同时容纳多片2英寸衬底进行的SiC同质或者异质外延生长，可以很大程度上提高后续器件制作的产率，节约材料生长时间和成本，提高生产效率。
[0006]本发明提供了一种半导体材料生长制造装置，包括:主腔室，进气系统，石墨托，感应加热线圈，旋转系统和排气系统；所述进气系统用于向所述主腔室输入材料生长所需的气体；所述石墨托用于放置衬底材料，位于所述进气系统下方；所述感应加热线圈用于加热，位于所述石墨托下方；所述旋转系统与所述石墨托连接，用于带动所述石墨托进行旋转；所述排气系统用于向主腔室外部排出反应后的废气。
[0007]与现有的生长技术相比，本发明的特点是简易、灵活、多用、压力调节范围宽、容量大、易于控制，有$父尚的生长温度，最尚可达到1700°C。
【附图说明】
[0008]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明，其中:
[0009]图1是本发明中半导体材料生长制造装置整体结构示意图。
[0010]图2是本发明中喷气嘴的结构示意图。
[0011]图3是本发明中石墨托的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明实例性的实施进行描述。为了清楚和简要期间，实际的实施并不局限于说明书中所描述的这些技术特征。然而，应该理解的是，在改进任何一个所属实施例的过程中，多个具体实施例的决定必须是能够实现改进人员的特定目标，例如，遵从行业相关和商业相关的限制，所述限制随着实施例的不同而变化。而且，应该知道的是，前述改进的效果即使是非常复杂和耗时的，但是这对于知晓本发明益处的本领域技术人员来说仍然是常规使用手段。
[0013]请参阅图1至图3所示，本发明提出的半导体材料生长制造装置包括:不锈钢圆柱形中空主腔室0，位于主腔室上端的进气管道3，进气管道3的下端连接气体喷嘴4，气体喷嘴4下面对应放置石墨托5，感应加热线圈6位于石墨托5的下方，和石墨托5相连的是钼支架，和系统外电机组成旋转系统7，排气管道8在主腔室的下端；所述主腔室O外侧具有室壁1，室壁I的内侧设置有可动保温墙2。所述半导体材料可以是碳化硅材料。
[0014]图1示出了本发明中多片碳化硅半导体材料制造装置整体示意图。如图1所示，主腔室O为一圆柱形的中空体，其采用不锈钢材质制成，用于提供晶体外延生长的真空环境，该主腔室O的室壁I为不锈钢，环绕在主腔室壁I内侧的是可动保温墙2，可动保温墙2的中间形成样品生长室。在该实施例中主腔室壁I的内壁均是可动的，既可以是一个整体可动保温墙，也可以是多扇独立可动的保温墙，用以减少热辐射，保持石墨基座和石墨托的温度。
[0015]本发明提供的多片半导体材料制造装置的进气管道3和气体喷嘴4构成本反应器的进气系统。进气装置由多路进气管道构成，它位于生长室的上方。所述进气管道3的下端连接气体喷嘴4，通过标准CF或标准VCR连接密封，且气体喷嘴4深入主腔室O内部，进气管道3上端连接外部气路。进气管道3的管路是由双层或者多层管道套管构成，其中外部套管与内部套管之间的通道所输送的气体用于限制所述内部套管的气体流向，从而有利于晶体生长过程中气流气压的稳定性，以及生长的SiC外延层的均匀性等。本领域技术人员可以清楚地知晓，根据具体晶体外延生长工艺，多层套管中的内层套管数量取决于所需要输入的气体的种类以及各种可能需要的保护气体等。气体喷嘴4的详细图示见图2。气体喷嘴4是由不锈钢盘9和螺旋状排列的圆形小孔10构成。生长气体混合后通入进气管道3，然后通过气体喷嘴4到达衬底表面，进行外延生长。气体喷嘴4用于保证气体能够均匀到达石墨托上，减小气体的耗尽以保证晶体外延层的均匀性。
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