一种半导体制备系统的制作方法

本发明涉及半导体制备，尤其涉及一种半导体制备系统。

背景技术：

1、近几年来，氮化镓等氮化物合金材料由于其在紫外以及可见光优越的光电特性被广泛地应用于半导体产业。目前采用气体外延方法制备ⅲ族氮化物材料是半导体行业中最实用的且有效的方法，而气相外延法在制备氮化镓时，主要流程为：首先将氨气和预先生成的氯化镓气体充分混合，形成氮化镓生长混气，再将氮化镓生长混气覆盖到氮化镓种子上，进行氮化镓的生长，而在这个过程中，生长混气的混合程度将直接影响氮化镓的生长程度，而这也正是现有技术存在的难点之一。

2、现有技术在制备氮化镓时，难以确保制备腔中的放置物与反应气体之间进行充分接触，而导致不能生成足量的氯化镓气体，进而影响最终半导体成品产量，同时在现有技术中，氮化镓在最终生长成型时，需要通过加热器对半导体承载台上的氮化镓晶体种子进行加热，促使其在高温下进行反应生长，但是现有技术难以确保加热器对半导体承载台上氮化镓种子进行均匀加热，造成其受热温度不均，从而导致各区域的氮化镓晶体生长速率不一致，进而出现氮化镓晶体薄膜生长不均匀，层与层之间因晶格失配而产生应力导致晶体薄膜片翘曲碎裂，以此极大的影响到最终氮化镓的成品质量。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种半导体制备系统，以解决现有技术中存在的问题之一。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种半导体制备系统，包括生产单元和中控单元，所述生产单元用于半导体的制备生产，所述中控单元用于对生产单元在进行制备生产半导体时，对其工作状况进行精确控制，其中，所述生产单元包括：外机体和半导体制备室，所述半导体制备室位于外机体内部，且其自上而下设有半导体制备腔和半导体成型腔，在所述半导体制备腔和半导体成型腔之间还设有流通管，所述半导体制备腔为一密闭腔室，在其内部蓄有镓液，所述半导体制备腔的侧部还安装有第一加热组件，在所述半导体制备腔的顶部贯穿设有延伸至外机体外部的第一输入管，所述第一输入管的底端通过伸缩件连接有分流件；

4、所述伸缩件包括一端与第一输入管相连接、另一端连接有封堵管头的可伸缩管节；其中，所述封堵管头为一中空管体，其内设有开关阀，所述开关阀包括上阀体、下阀体和阀芯，所述上阀体和下阀体之间形成阀体空腔，所述阀体空腔包括阀芯腔和阀腔流道，所述阀芯腔位于上阀体和下阀体之间的中心位置处，且其与阀芯相适配，所述阀腔流道均布在阀芯腔四周，且各阀腔流道呈v形，其一端与阀芯腔相连通，另一端贯穿至上阀体外部，且阀腔流道与阀芯腔相连通的开口朝倾斜向上的方向设置，且所述阀腔流道的孔径自气体流动方向呈递减趋势，所述上阀体的顶部中间向上凸出并形成呈凸弧形的引流部，且引流部的弧形下边缘位置处靠近所述阀腔流道与上阀体外部相连通的开口处，在所述下阀体的内部中间通孔，且通孔用于连通阀芯腔和分流件，所述阀芯包括阀球、浮板以及阀塞，所述阀球位于阀芯腔内、且其为一中空球体、并与阀芯腔存在间隙，所述浮板环绕设置在阀球的外球面、且其下板面位于阀腔流道与阀芯腔连通处开口的正上方，所述浮板的上板面通过弹性件与阀芯腔相连接，所述阀塞安装在阀球的底部、并与通孔相适配；

5、所述分流件为一塑料壳体，且分流件包括设于其内部、并通过开孔与阀芯腔相连通的分流腔，以及位于塑料壳体的底部、呈环形阵列状分布的多圈层分流尖嘴，且多圈层分流尖嘴自分流件的底部中心向四周延伸方向依次划分为第一圈层、第二圈层和第三圈层，其中位于第一圈层位置处的分流尖嘴沿靠近分流件的底部中心方向倾斜设置，位于第二圈层的位置处的分流尖嘴竖直设置，位于第三圈层的分流尖嘴沿远离分流件的底部中心方向设置。

6、需要说明的是，现有技术在制备半导体时，难以确保制备腔中的放置物与反应气体之间进行充分接触，而导致不能生成足够浓度的氯化镓气体，具体来说，就是在现有技术中，其在向半导体制备腔中通入反应气体时，仅仅只是通过贯穿至其内的输入管将气体输入至半导体制备腔中，但是由于输入管贯穿至半导体制备腔内的管口位置大多都是位于半导体制备腔内部上方的，因此当反应气体进入至半导体制备腔内部时，由于空间急剧增大，导致气体流速变缓，进而气体在进入半导体制备腔中后，其反应气体仅能与半导体制备腔内的镓液表面部分进行轻微反应，从而造成反应气体与镓液反应不充分。有鉴于此，在本方案中，特在第一输入管的底端通过可伸缩管件连接有分流件，也即是通过可伸缩管件和分流件的设置，以此在气体通过第一输入管输入至半导体制备腔中时，可伸缩管件可在反应气体的冲击下进行伸长，并带动分流件下移，以使分流件靠近镓液，并通过分流件将反应气体进行分流，使其形成多路气流吹向镓液，进而使镓液受到气流冲击后，其表面出现震荡翻涌，以使多路反应气体与镓液进行充分接触反应，而生成足量氯化镓气体。这里具体来说，由于可伸缩管件包括可伸缩管节和封堵管头，且封堵管头内部设有开关阀，且开关阀初始关闭，因此在反应气体通过可伸缩管件进入至封堵管头时，反应气体可对封堵管头进行冲击，进而带动可伸缩管节进行伸长，以通过封堵管头带动分流件下移并靠近半导体制备腔内的镓液表面，待其靠近后，开关阀可打开，使气流进入至分流件中，由于分流件内部设有分流腔，且底部设有多圈层的分流尖嘴，以此即可使得进入分流腔中的反应气体分别通过位于第一圈层、第二圈层和第三圈层位置处的分流尖嘴形成多路方向不同的反应气流吹向镓液，以此使镓液受到气流冲击后，其表面出现震荡翻涌，以使多路反应气体与镓液进行充分接触反应。

7、进一步来说，在所述分流腔的内部分别设有同轴的第一凸环、第二凸环和第三凸环，在所述第一凸环的内部中间设有导流凸块，且导流凸块与第一凸环之间形成第一环形通道，所述第一凸环与第二凸环之间形成第二环形通道，所述第二凸环与第三凸环之间形成第三环形通道，所述第一环形通道与位于第一圈层位置处的分流尖嘴相对应，所述第二环形通道与位于第二圈层位置处的分流尖嘴相对应，所述第三环形通道与位于第三圈层位置处的分流尖嘴相对应。基于上述结构，便于第一环形通道、第二环形通道和第三环形通道对分流腔内的反应气体进行引导，使其分别进入位于第一圈层、第二圈层和第三圈层位置处的分流尖嘴中，进而形成多路方向不同的反应气流吹向镓液。

8、优选地，所述可伸缩管节包括相互连通的第一管体和第二管体，第二管体滑动套设在第一管体内部，且其远离第一管体的一端与封堵管头相连通。基于上述结构，通过第二管体在第一管体内进行往复滑动，即可实现可伸缩管节进行伸缩，以带动封堵管头在半导体制备腔内进行移动。

9、进一步优选地，在分流件的外部还设有防溅组件，所述防溅组件包括：安装座、撑杆、拉杆、防溅套和固定座，所述安装座套设在分流件的外部，在所述安装座的外周面铰接有多根撑杆，在多根撑杆上粘接有呈环形的防溅套，所述防溅套的内环面通过卡环与安装座适配安装，所述拉杆设有多根，且与所述撑杆一一对应，任一所述撑杆的杆身下端与拉杆相铰接，且多根所述拉杆远离撑杆的一端均与固定座相铰接，且固定座滑动安装在第一管体上，固定座的滑动行程小于可伸缩管节的伸缩行程，初始时，防溅套处于收缩状态。

10、本发明中为避免镓液液滴飞溅而对半导体制备腔中的金属部件造成腐蚀损坏，本发明特通过设置防溅组件，以此使多路反应气流在吹向镓液时，防溅组件可对飞溅的镓液液滴进行阻挡，避免其四处飞溅而对半导体制备腔内的金属部件造成腐蚀损坏，这里对防溅组件进行具体说明，由于防溅组件包括：安装座、撑杆、拉杆、防溅套和固定座，因此当可伸缩管节在反应气体的冲击下进行伸长而带动分流件下移时，位于分流件外部的安装座会随之移动，并通过撑杆和拉杆拉动固定座通过滑动座在第一管体上滑动，而由于固定座的滑动行程小于可伸缩管节的伸缩行程，因此当固定座移动至最大行程时，分流件依然会在可伸缩管节的带动下向下移动，而此时由于固定座不再移动，而此时拉杆则将对撑杆提供一个拉力，以实现撑杆在安装座上偏转，继而使撑杆偏转后带动防溅套在安装上扩张开来，以形成类似于“伞面”结构，进而对四处飞溅的镓液液滴进行阻挡，避免其四处飞溅而腐蚀金属部件，造成机体损坏。

11、进一步来说，所述半导体成型腔为一密闭壳体，其内部设有半导体承载台，所述半导体成型腔的内部下方还设有驱动组件，所述驱动组件包括驱动电机，所述驱动电机的输出端通过转轴与半导体承载台相连接，在所述转轴上还设有传动组，所述传动组包括：外壳体、主动齿轮、传动齿轮和齿圈，所述外壳体的两侧与半导体成型腔内壁相连接，其顶部开口，且底部开设有与转轴转动配合的开口，所述主动齿轮位于外壳体内、且其键接在转轴上,所述传动齿轮设有多个，且多个传动齿轮均布在主动齿轮四周并与其相啮合，任一所述传动齿轮底部通过转杆可转动安装在外壳体内，所述齿圈套设在多个传动齿轮外部、与其相啮合，并转动设置在外壳体内。

12、这里需要进一步说明的是，基于上述结构，便于半导体在半导体承载台上生长成型时，半导体承载台可在驱动电机的带动下进行转动，由于半导体在半导体承载台上生长时，其是由中间向四周延伸的，以此在半导体承载台转动后，且对于位于其上的半导体成品来说，会产生一个离心力，而在离心力的作用下，有助于半导体晶体生长时，具有一个向四周均匀外延的趋势晶体生长成型时，其形成籽晶和熔融物间的表面张力在受到离心力的作用下，向四周均匀摊开形成一层均匀的薄膜，并附着在晶体种子上逐渐冷却而最终生成半导体成品，而在这一过程中，离心力会促使晶体中籽晶按照一定的方向规则排列生长），以保证其形成的半导体成品的晶体结构均匀，且厚度一致，提升其成品质量。

13、更进一步地，在转轴上且位于半导体承载台底部位置处还设有旋转组件，且所述旋转组件包括套设在转轴上、中间位置处通过开孔与转轴转动配合的支撑板，且支撑板的底部四周通过竖杆与齿圈相连接，多个沿支撑板径向方向开设、且等距分布支撑板上的滑槽，一一对应安装在滑槽内、并与其滑动配合的滑块，在所述滑块的侧面与滑槽端部之间还设有分别与其相连接的弹性伸缩杆，安装在滑块顶部的支撑块，设置在半导体承载台的底部，且外周面等距开设有多个凹弧缺口的挡环部，一端与支撑块侧面相连接、且另一端通过滑轮与挡环部外环面上的其中一个凹陷缺口相抵接的条形板，初始时，弹性伸缩杆处于原长状态，其中，在所述支撑块的顶部中间位置处安装有与半导体承载台相接触的第二加热组件，所述支撑块的顶部且位于第二加热组件四周位置处还设有多个与半导体承载台滚动接触的滚轮。

14、这里需要说明的是，由于现有的制备氮化镓技术，在对氮化镓晶体种子进行加热时，难以对其进行均匀加热，导致其氮化镓晶体生长速率不一致，进而影响最终半导体成品质量。有鉴于此，本发明通过旋转组件的设置，并基于上述结构，可在驱动电机工作后带动旋转组件和半导体承载台反向转动，并通过其二者反向转动的配合下，确保第二加热组件对半导体承载台的加热更加均匀，从而保证半导体生长速率一致，避免其出现翘曲破裂，以最大限度提升最终半导体成品质量。

15、优选地，在所述半导体成型腔的两侧还连接有贯穿至机体外部的第二输入管，所述第二输入管和流通管位于半导体成型腔内的管口外部还设有一密闭套管，所述密闭套管蓄有导热液，且其内壁上还安装有第三加热组件。基于上述结构，通过第三加热组件的设置，可以使得外界氨气通过第二输入管和半导体制备腔内生成的氯化镓气体进入至半导体内形成混合气体时，对其混合气体进行预加热。

16、进一步来说，所述中控单元包括：第一温度测量单元，安装在半导体制备腔另一侧部上，用于对半导体制备腔内的温度进行测量；第二温度测量单元，安装在半导体成型腔侧壁上，用于对半导体成型腔内的温度；半导体视觉测量单元，安装在半导体成型腔内部上、且位于半导体承载台上方，用于对半导体承载台上的原始半导体成品图像信息进行采集；电机调速器，安装在驱动电机上，用于工作后对驱动电动机的转速进行调节；工控板，安装在外机体上，其内部设有温度比对单元、图像比对单元和中央处理单元，所述温度比对单元的信号输入端分别与第一温度测量单元和第二温度测量单元信号连接，用于接收二者测量到的温度数据，并对二者的温度数据进行比对，以生成温度比对结果；图像比对单元的信号输入单元与半导体视觉测量单元信号连接，用于接收半导体视觉测量单元传输而来的原始半导体成品图像信息，并基于其内预设的标准半导体成品图像信息与原始半导体成品图像信息图像识别比对，生成图像比对结果；所述中央处理单元的输入端分别与温度比对单元和图像比对单元相连接，且输出端分别与第三加热组件和电机调速器相连接，通过其在接收到温度比对单元传输而来的温度比对结果后，控制启动第三加热组件工作，以对套管内进行加热，同时在中央处理单元接收到图像比对单元传输而来的图像比对结果后，控制启动电机调速器工作，以此实现对驱动电机的转速进行调节，进而通过离心力的变化对半导体生长成型时的晶体状态进行动态调节，以确保最终形成的半导体成品的晶体结构均匀，排列规整，且厚度一致，使其成品质量更高。基于上述设置，便于中控单元对生产单元进行实时可控，保证整个系统的智能化和便捷化。

17、现有技术相比，本发明具有如下的优点和有益效果：

18、本发明通过可伸缩管件和分流件的设置，在气体通过第一输入管输入至半导体制备腔中时，可伸缩管件可在反应气体的冲击下进行伸长，并带动分流件下移，以使分流件靠近镓液，并通过分流件将反应气体进行分流，使其形成多路气流吹向镓液，进而使镓液受到气流冲击后，其表面出现震荡翻涌，以使多路反应气体与镓液进行充分接触反应，进而足量生成氯化镓气体，保证半导体成品的制备产量；

19、本发明特通过设置防溅组件，以此使多路反应气流在吹向镓液时，防溅组件可对飞溅的镓液液滴进行阻挡，避免其四处飞溅而对半导体制备腔内的金属部件造成腐蚀损坏，进而影响机体正常寿命；

20、本发明通过设置在半导体承载台的底部设置驱动组件，便于半导体在半导体承载台上生长成型时，半导体承载台可在驱动电机的带动下进行转动，以助于半导体晶体生长时，具有一个向四周均匀外延的趋势，也即是在半导体晶体生长成型时，其形成籽晶和熔融物间的表面张力在受到离心力的作用下，会向四周均匀摊开形成一层均匀的薄膜，并附着在晶体种子上逐渐冷却而最终生成厚度均匀的半导体成品，并且在这一过程中，离心力会促使晶体中籽晶按照一定的方向规则排列生长，以最终保证其形成的半导体成品的晶体结构均匀，且厚度一致，提升其成品质量；

21、本发明通过旋转组件的设置，可在驱动电机工作后带动旋转组件和半导体承载台反向转动，并通过其二者反向转动的配合下，确保第二加热组件对半导体承载台的加热更加均匀，从而保证半导体生长速率一致，避免其出现翘曲破裂，以最大限度提升最终半导体成品质量；

22、本发明通过中控单元的设置，便于对对生产单元进行实时可控调整，提升整个系统的智能化和便捷化，并确保最终生成的半导体成品质量更好。