[发明专利]连续型HTCVD法碳化硅晶体生长装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种连续型高温化学气相沉积法(High Temperature Chemical Vapor Deposition，HTCVD)碳化硅晶体生长装置或者卤化物化学气相沉积法(Halogen Chemical Vapor Deposition，HCVD)碳化硅晶体生长装置。

背景技术

碳化硅(SiC)是继第一代半导体材料硅(Si)、锗(Ge)和第二代半导体材料砷化镓(GaAs)后发展起来的第三代半导体材料。由于SiC具有三倍于Si的宽带隙、十倍于Si的高临界击穿电场、三倍于Si的高热导率、两倍于Si的高载流子饱和浓度等特点，它在军用和航天领域的高温、高频、大功率电力电子、光电器件方面具有优越的应用价值，并逐步取代现有的硅和砷化镓基电力电子器件，成为下一代半导体基础材料。

在半导体照明衬底材料的应用方面，碳化硅的导热系数是蓝宝石的十倍，能更好地解决大功率半导体照明器件散热的技术难题；此外，碳化硅材料作为衬底可作垂直结构发光体，理论上同样材料可以提高一倍的发光效率，近乎节省了一半的成本，碳化硅取代蓝宝石作为发光二极管(LED)的衬底材料成为大势所趋。因此，碳化硅晶片在微电子、电力电子和半导体照明器件等领域都有着重要的应用和广阔的前景。

目前，SiC晶片一般采用物理气相输运(PVT)的方法进行制备，PVT法本身耗电量大、产能小，因此，该方法具有成本高、产量小等不利于大规模生产的缺点，从而也造成了当前碳化硅晶片在市场上的售价高且供应量小，进而严重制约了下游相关产业的发展。

高温化学气相沉积法(HTCVD)也被用于制备SiC晶片，图1示出现有技术中HTCVD法制备SiC晶片使用的晶体生长装置。如图1所示，该晶体生长装置使用含硅的半导体气体(如SiCl₄)和含碳的半导体气体(C₃H₈)，并在高温下反应合成SiC，从而在籽晶102上形成SiC晶锭，再经过晶片加工形成SiC衬底；其中，101为温度探测窗口，102为籽晶，103为炉腔，104为该晶体生长装置的保温层，105为内层气体入口，106为外层气体入口，107为尾气出口。鉴于原料成本较低、能耗适中、产量较大，因此，HTCVD法能够满足当前LED器件产业发展的需要，也适合生长P型和高纯半绝缘型碳化硅晶片，用于大功率电力电子产业。

但是，随着新一代LED器件产业化的飞速发展与巨大需求，以及资源成本的飞涨和能耗、环保成本的大幅增加，无疑对SiC晶片的制备提出了更高的要求。传统的碳化硅晶体生长装置每炉一般只生长一颗晶锭(晶体棒)，而且一般的生长装置都是间断式的，即原料装炉后升温生长，生长完成后降温，直到室温后才能开炉取出晶锭；相对来说生长效率低，满足不了产业规模化发展的巨大需求。

随着国内外对新一代LED器件的需求越来越大，新一代LED器件的产业化发展要求也越发迫切；迫切需要提供一种新型的碳化硅晶体生长装置，以便能够在不降温停炉的情况下连续生产晶锭，以此提高效率和降低成本，满足SiC衬底大规模化生产的需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种CVD法SiC晶体生长装置，可以在不降温停炉的工况下继续下一个晶锭的生产，以此提高效率和降低成本。

本发明提供一种连续型HTCVD法碳化硅晶体生长装置，包括：

一主腔室，为一圆柱形的中空体，用于提供晶体生长的真空环境，该主腔室的径向穿过一尾气管路，在尾气管路的下方通入一源气体管路；

一可动托盘，位于主腔室内，在源气体管路的上方；

一固定托盘，位于主腔室内，在可动托盘的上方；

一第一辅助腔室，用于提供真空缓冲环境，并在该环境下向所述主腔室提供样品，该第一辅助腔室位于主腔室的一侧，与主腔室连通，在主腔室与第一辅助腔室之间有一第一闸门；

一第二辅助腔室，用于提供真空缓冲环境，并在该环境下向所述主腔室取出样品，该第二辅助腔室位于主腔室的另一侧，与主腔室连通，在主腔室与第二辅助腔室之间有一第二闸门；

其中所述第一和第二辅助腔室通过第一、第二闸门分别与所述主腔室隔离。

本发明提供的连续型晶体生长装置，其主生长腔内与辅助腔相连接的保温墙是可动的，生长晶锭(棒)时与固定保温墙一起组成内壁起保温和维护气流场的作用，生长完成或者中断时，可动保温墙沉降一定高度，使辅助腔内的磁力杆可以送取位于主生长腔内的可动托盘，以此完成不降温停炉工况下的连续生产。

附图说明