專利名稱：一種高溫碳化硅雙室熱壁式外延生長裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫碳化硅雙室熱壁式外延生長裝置，特別涉及一種
基于銅螺旋管射頻加熱的雙室(n型和p型生長室)水平平行式高溫碳化 硅半導(dǎo)體材料外延生長裝置。屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及軍事、航天、雷達(dá)通訊、石油鉆探、汽 車工業(yè)、工業(yè)過程控制等對耐高溫、大功率工作和抗輻照微電子器件的大 量需求，以碳化硅(SiC)為代表的寬帶隙半導(dǎo)體材料及其器件研究為人 們所關(guān)注。SiC是繼硅(Si)及砷化鎵(GaAs)傳統(tǒng)半導(dǎo)體之后出現(xiàn)的第 三代半導(dǎo)體，具有禁帶寬(Si的3倍)、熱導(dǎo)率高(Si的3. 3倍)、擊穿 場強(qiáng)高(Si的10倍)、飽和電子漂移速率高(Si的2. 5倍)、工作溫度高
(400 — 60(TC)、鍵合能高以及極好的物理及化學(xué)穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性， 在高溫、大功率、抗輻照的器件應(yīng)用領(lǐng)域有著得天獨(dú)厚的潛力和優(yōu)勢。
正是因?yàn)樘蓟杷邆涞膬?yōu)良特性和碳化硅器件所展示的巨大應(yīng)用 潛力及在國防應(yīng)用上具有的特殊地位，國際上非常注重碳化硅材料與器件 的研究開發(fā)，美國政府將SiC器件視為戰(zhàn)略核心元器件，并投巨資從事SiC 的研發(fā)工作。美國在97年制訂的"國防與科學(xué)計(jì)劃"中規(guī)定了寬帶隙半 導(dǎo)體的發(fā)展目標(biāo)，美國的國家航天局(NASA)、國防部的先進(jìn)研究計(jì)劃署
(DARPA)、電力公司EPRI、西屋公司(Westinghouse)、Cree公司、Northrop Grumman公司以及II-VI公司等相繼開展了 SiC材料的開發(fā)、生產(chǎn)與器件 的研制工作。日本政府也成立了一個(gè)新能源及工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織，制定了 一系列關(guān)于SiC材料與器件的國家計(jì)劃，如"國家硬電子計(jì)劃"、"NEDO 新陽光計(jì)劃"、"燃燒控制系統(tǒng)能量保存的研發(fā)"以及教育部的"寬帶隙半導(dǎo)體電子特性控制和功率電子應(yīng)用"等項(xiàng)目。歐洲國家如瑞典、德國、法 國、英國等均設(shè)立了有關(guān)SiC寬帶隙半導(dǎo)體研究開發(fā)計(jì)劃。
碳化硅的研究工作包括從碳化硅(SiC)單晶的制備、外延材料(包 括同質(zhì)外延與異質(zhì)外延)的生長、特性表征，到碳化硅各種高溫、高頻、 大功率器件的研發(fā)。其中碳化硅外延生長，是實(shí)現(xiàn)碳化硅器件的關(guān)鍵技術(shù) 和瓶頸，許多重要器件所要求的結(jié)構(gòu)材料必須由外延生長來完成。SiC器
件的制備己完全取決于SiC外延結(jié)構(gòu)材料的制作水平，要制備碳化硅器件，
需要高質(zhì)量的器件結(jié)構(gòu)外延材料，如良好的表面形貌、厚度的有效控制、 摻雜的有效控制、良好的厚度及摻雜均勻性等。在有效的幾種外延生長技
術(shù)中，化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)已成為優(yōu)質(zhì)碳化硅(SiC)器件結(jié)構(gòu)材料 的關(guān)鍵生長技術(shù)，并使得碳化硅器件的研制工作取得突破性進(jìn)展。所謂CVD 技術(shù)，就是將化合物氣體如硅烷(SiH4)、乙烯(C2H4)和氫氣(H2)等反 應(yīng)氣體通入外延生長室內(nèi)，在熱襯底表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在襯底上淀 積所希望的薄膜材料，如碳化硅(SiC)外延材料。
對于SiC同質(zhì)外延來說，首先需要在1500—160(TC甚至更高的溫度下 進(jìn)行，生長溫度高；其次，SiC有很多種晶型，在外延生長中必須給予控 制，主要取決于生長技術(shù)。優(yōu)質(zhì)的沒有其它多型體夾雜的SiC外延層材料 的獲得和外延層的有效可控制的原位摻雜的實(shí)現(xiàn)，對生長系統(tǒng)及生長和摻 雜的工藝技術(shù)提出了很高的要求，尤其是對于背景雜質(zhì)濃度的有效控制， 是改進(jìn)摻雜特性的關(guān)鍵。
針對這些考慮，建立合適的高溫大功率SiC外延材料生長裝置，可為 各種SiC器件的制作提供可靠的標(biāo)準(zhǔn)SiC外延結(jié)構(gòu)材料，對于推動(dòng)我國高 溫微電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以及在解決國家所急需的高溫大功率半導(dǎo)體材 料和器件、實(shí)現(xiàn)集成創(chuàng)新等方面具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了避免SiC外延生長時(shí)n型和p型摻雜劑的交叉污 染而設(shè)計(jì)的一種基于銅螺旋管射頻加熱的雙室熱壁水平式SiC外延材料生 長裝置。雙室是 一是n型SiC外延生長室，二是p型SiC外延生長室， 利用該生長裝置能夠?qū)崿F(xiàn)SiC的未摻雜、n—型摻雜和p—型摻雜的SiC
5外延材料生長，以滿足各種高溫、大功率、高頻SiC器件的制作。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供了一種高溫碳化硅雙 室熱壁式外延生長裝置，其特征在于，其包含有
一密封操作箱，該密封操作箱為一矩形箱體，在密封操作箱的一背面 開有兩個(gè)圓孔，該密封操作箱的頂部有一個(gè)出氣口，底部有一個(gè)進(jìn)氣口， 正面有兩個(gè)用于密封安裝橡膠手套的操作口，該密封操作箱用于隔離大 氣，進(jìn)行生長襯底片和外延樣品的交接與傳遞；
兩個(gè)三通過渡連接件，該兩個(gè)三通過渡連接件的端口為法蘭端口，該 兩個(gè)三通過渡連接件的一端分別與該密封操作箱上的兩個(gè)圓孔連接；
兩個(gè)石英管，該兩個(gè)石英管的一端分別與兩個(gè)三通過渡連接件的另一 端水平連接；
兩個(gè)進(jìn)氣法蘭盤，分別與兩個(gè)石英管的另一端連接； 兩個(gè)熱壁石墨腔室，分別位于兩個(gè)石英管內(nèi)部的中央處； 兩個(gè)加熱器，分別套置于兩個(gè)石英管外部的中央處，與兩個(gè)熱壁石墨 腔室對應(yīng)；
一工做臺(tái)，用于放置上述各部件；
一真空樣品交接室，該真空樣品交接室的一端與密封操作箱的一側(cè)壁 連接，該真空樣品交接室的下端有一個(gè)排氣孔，該排氣孔與外部的抽真空 系統(tǒng)連接；
一進(jìn)樣門，位于真空樣品交接室與密封操作箱連接處內(nèi)側(cè)。 其中所述的兩個(gè)三通過渡連接件的材料為不銹鋼。 其中所述的兩個(gè)三通過渡連接件的正下方有一排氣口與外部抽真空 系統(tǒng)連接。
其中所述的進(jìn)樣門上有一個(gè)充氣閥門。
其中所述的兩個(gè)進(jìn)氣法蘭盤的盤面上各有一測溫用玻璃窗口 、 一反應(yīng) 氣體入口和一動(dòng)力氣入口。
其中所述的兩個(gè)熱壁石墨腔室，分別各有一石墨感應(yīng)加熱體，兩石英 圓蓋，該兩石英圓蓋分別位于石墨感應(yīng)加熱體的左右兩端，用石墨螺釘連 接。
其中所述的兩個(gè)熱壁石墨腔室的石墨感應(yīng)加熱體，分別各有一圓筒狀石墨氈保溫材料、 一高純石墨體、 一長方形樣品托盤；圓筒狀石墨氈保溫 材料位于高純石墨體的外側(cè)，該高純石墨體中央有一矩形腔道，矩形腔道 的底面上有一矩形凹槽，該矩形凹槽的表面有兩道小凹槽，該長方形樣品 托盤放置于高純石墨體中央矩形腔道底面上的矩形凹槽內(nèi)，所述長方形樣 品托盤上有一個(gè)圓形襯底定位槽，所述高純石墨體上有一圓孔、四個(gè)扇形 通孔和一測溫用圓形凹槽。
其中所述的兩個(gè)熱壁石墨腔室兩端的兩石英圓蓋，其上中央位置各有 一矩形通孔，與高純石墨體的中央矩形腔道相對應(yīng)， 一石英圓蓋上有一個(gè) 圓形通孔，與高純石墨體測溫用圓形凹槽對應(yīng)，另一個(gè)圓形通孔，與高純 石墨體上的圓孔相對應(yīng)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所采取的技術(shù)措施有以下幾個(gè)方面 一是采用n型和p型 雙生長室，這是消除雜質(zhì)記憶效應(yīng)，改善摻雜效率及其分布的有效方法； 二是采用圓筒形高純石墨腔體，提高加熱效率，降低能耗，更為重要的是 石墨腔體上有四個(gè)扇形通孔，對于改善加熱效率和溫度分布更為有效；三 是采用密封操作箱，使生長室隔離大氣，有效減小SiC外延材料的背景雜 質(zhì)濃度，尤其是N施主雜質(zhì)濃度；四是采用外接式連接動(dòng)力氣石英氣路， 使安、拆裝更為方便、簡捷。
本發(fā)明是為急需的高溫大功率SiC器件用外延材料生長而專門設(shè)計(jì)的
一種高溫碳化硅雙室熱壁水平式外延生長裝置，該裝置屬于氣相化學(xué)沉積 系統(tǒng)，也適用于其它半導(dǎo)體外延材料的生長，如Si基SiC、藍(lán)寶石基SiC、 氮化鎵(GaN)、氮化鋁(A1N)、氮化硅(Si3N4)、硅(Si)等，也可以作 為高溫退火裝置使用。
本發(fā)明的特點(diǎn)是雙生長室、易于實(shí)現(xiàn)高溫及其分布均勻性控制、穩(wěn)定 性好。


為使能詳細(xì)說明本發(fā)明的構(gòu)造及特點(diǎn)，以下結(jié)合較佳實(shí)施例并配合附 圖說明如下，其中
圖1是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的系統(tǒng)組裝配置側(cè)視示意圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)組裝配置俯視示意圖；圖3是密封手操箱的結(jié)構(gòu)示意圖4是密封操作箱和石英管反應(yīng)生長室三通過渡件的結(jié)構(gòu)與連接方式 示意圖5是進(jìn)氣法蘭盤結(jié)構(gòu)及其與SiC外延生長用石英管的連接方式示意圖。
圖6是進(jìn)氣法蘭盤與動(dòng)力氣路石英管的連接方式示意圖； 圖7是熱壁石墨腔室的側(cè)視示意圖8是石墨感應(yīng)加熱體的結(jié)構(gòu)示意圖；(a)為出氣口側(cè)示意圖；(b) 為進(jìn)氣口側(cè)示意圖；(c)為SiC襯底的石墨托盤結(jié)構(gòu)示意圖9是熱壁石墨腔室用石英部件結(jié)構(gòu)示意圖。(a)為進(jìn)氣口側(cè)石英部 件結(jié)構(gòu)正視圖；(b)為出氣口側(cè)石英部件結(jié)構(gòu)正視圖。
具體實(shí)施例方式
請參閱圖l一圖9，本發(fā)明提供一種高溫碳化硅雙室熱壁式外延生長 裝置，其包含有
一密封操作箱l (圖l、圖2中)，該密封操作箱1為一矩形箱體，在 密封操作箱1的一背面開有兩個(gè)圓孔，該密封操作箱1的頂部有一個(gè)出氣 口 11，底部有一個(gè)進(jìn)氣口 12，正面有兩個(gè)用于密封安裝橡膠手套的操作 口 13 (圖3中)，該密封操作箱1用于隔離大氣，進(jìn)行生長襯底片和外延
樣品的交接與傳遞；
兩個(gè)三通過渡連接件2 (圖1、圖2中)，該兩個(gè)三通過渡連接件2的 端口為法蘭端口，該兩個(gè)三通過渡連接件2的一端分別與該密封操作箱1 上的兩個(gè)圓孔連接；所述的兩個(gè)三通過渡連接件2的材料為不銹鋼；所述 的兩個(gè)三通過渡連接件2的正下方有一排氣口 21 (圖4中)與外部抽真空 系統(tǒng)連接；
兩個(gè)石英管3(圖1、圖2中)，該兩個(gè)石英管3的一端分別與兩個(gè)三 通過渡連接件2的另一端水平連接；
兩個(gè)進(jìn)氣法蘭盤4(圖1、圖2中)，分別與兩個(gè)石英管3的另一端連 接；所述的兩個(gè)進(jìn)氣法蘭盤4的盤面上各有一測溫用玻璃窗口 41、 一反應(yīng) 氣體入口 42和一動(dòng)力氣入口 43 (圖5中)；兩個(gè)熱壁石墨腔室5 (圖l、圖2中)，分別位于兩個(gè)石英管3內(nèi)部的
中央處；
兩個(gè)加熱器6 (圖l、圖2中)，分別套置于兩個(gè)石英管3外部的中央 處，與兩個(gè)熱壁石墨腔室5對應(yīng)；所述的兩個(gè)熱壁石墨腔室5，分別各有 一石墨感應(yīng)加熱體51，兩石英圓蓋52和53 (圖7中)，該兩石英圓蓋52 和53分別位于石墨感應(yīng)加熱體51的左右兩端，用石墨螺釘連接；所述的 兩個(gè)熱壁石墨腔室5的石墨感應(yīng)加熱體51，分別各有一圓筒狀石墨氈保溫 材料511、 一高純石墨體512、 一長方形樣品托盤517 (圖8中)；圓筒狀 石墨氈保溫材料511位于高純石墨體512的外側(cè)，該高純石墨體512中央 有一矩形腔道510，矩形腔道510的底面上有一矩形凹槽515，該矩形凹 槽515的表面有兩道小凹槽519，該長方形樣品托盤517放置于高純石墨 體512中央矩形腔道510底面上的矩形凹槽515內(nèi)，所述長方形樣品托盤 517上有一個(gè)圓形襯底定位槽518，所述高純石墨體512上有一圓孔513、 四個(gè)扇形通孔516和一測溫用圓形凹槽514;所述的兩個(gè)熱壁石墨腔室5 兩端的兩石英圓蓋52和53，其上中央位置各有一矩形通孔，與高純石墨 體512的中央矩形腔道510相對應(yīng)， 一石英圓蓋上有一個(gè)圓形通孔521， 與高純石墨體測溫用圓形凹槽514對應(yīng)，在石英圓蓋52上有一個(gè)圓形通 孔523 (圖9中)，與高純石墨體上的圓孔513相對應(yīng)；
一工做臺(tái)7，用于放置上述各部件；
一真空樣品交接室10，該真空樣品交接室10的一端與密封操作箱1 的一側(cè)壁連接，該真空樣品交接室10的下端有一個(gè)排氣孔14，該排氣孔 14與外部的抽真空系統(tǒng)連接；
一進(jìn)樣門17，位于真空樣品交接室10與密封操作箱1連接處內(nèi)側(cè)， 所述的進(jìn)樣門17上有一個(gè)充氣閥門18。
另請參閱圖1，是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的系統(tǒng)組裝配置側(cè)視示意圖， 該裝置為一真空系統(tǒng)。如圖l所示整套系統(tǒng)裝置由密封操作箱l、三通 不銹鋼過渡連接件2、 SiC外延生長用石英管3、進(jìn)氣法蘭盤4、熱壁石墨 腔室5、銅線圈加熱器6、工作臺(tái)7組成。SiC外延生長用石英管3水平放 置，三通不銹鋼過渡連接件的右端與密封操作箱1密封連接，左端與水平 放置的石英管3密封連接，進(jìn)氣法蘭盤4與石英管3的左端密封連接，熱壁石墨腔室5置于石英管3的內(nèi)部中央位置，其外徑與石英管3的內(nèi)徑相 當(dāng)，銅線圈加熱器6置于石英管3的外側(cè)中央位置，其內(nèi)徑大于石英管3 的外徑。將上述構(gòu)成的SiC外延生長系統(tǒng)置于工作臺(tái)7上面。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)組裝配置俯視示意圖，可以看出由三通 不銹鋼過渡連接件2、 SiC外延生長用石英管3、進(jìn)氣法蘭盤4、熱壁石墨 腔室5和銅線圈加熱器6構(gòu)成了兩套水平式SiC外延生長系統(tǒng)，水平平行 放置，并分別與密封操作箱1密封連接，組成本發(fā)明的一種高溫碳化硅雙 室熱壁水平式外延生長裝置。
圖3是本發(fā)明密封手操箱的結(jié)構(gòu)示意圖；密封手操箱1的右側(cè)為一不 銹鋼真空樣品交接室IO，頂部有一個(gè)出氣口 11，低部有一個(gè)進(jìn)氣口 12， 正面有兩個(gè)用于密封安裝橡膠手套的操作口 13。不銹鋼真空樣品交接室 10的下方有一個(gè)排氣孔14，與抽真空系統(tǒng)連接；不銹鋼真空樣品交接室 10與密封手操箱1采用橡膠"0"圈15密封連接，外部進(jìn)樣門19采用橡 膠"0"圈16密封，密封手操箱1內(nèi)的不銹鋼真空樣品交接室10的內(nèi)部 進(jìn)樣門17上有一個(gè)充氣閥18。
圖4是密封手操箱和石英管反應(yīng)生長室三通不銹鋼過度件的結(jié)構(gòu)與連 接方式示意圖。如圖4所示，三通不銹鋼過渡連接件2通過CF與密封手 操箱1連接，其正下方有一排氣孔21，與抽真空系統(tǒng)連接。密封操作箱l 內(nèi)與三通不銹鋼過渡連接件2對應(yīng)的密封門22采用橡膠"0"圈23密封， 三通不銹鋼過渡連接件2通過橡膠"0"圈24 與石英管密封連接，在連 接件上有水冷槽25，以防不銹鋼連接件的溫度過高，導(dǎo)致橡膠"0"圈25 的失效。
圖5是進(jìn)氣法蘭盤結(jié)構(gòu)及其與SiC外延生長用石英管的連接方式示意 圖。進(jìn)氣法蘭盤4與石英管3采用橡膠"0"圈密封連接，在連接件上有 水冷槽44和45，以保護(hù)橡膠圈。在進(jìn)氣法蘭盤4的盤面上，有一測溫用 玻璃窗口， 一反應(yīng)氣體進(jìn)氣口 42， 一動(dòng)力氣體入口 43。關(guān)于動(dòng)力氣體石 英管46與法蘭盤4的連接見圖6。
圖6是進(jìn)氣法蘭盤與動(dòng)力氣路石英管的連接方式示意圖；進(jìn)氣口法蘭 盤4與動(dòng)力氣路石英管46的連接是靠橡膠"0"圈431密封的，即在進(jìn)氣 法蘭盤4上有一個(gè)內(nèi)有螺紋的凹槽434，插入石英管46，用陽螺母432壓緊橡膠圈。為了更好的密封，螺母432位于不銹鋼管433內(nèi)，不銹鋼管433 焊接在進(jìn)氣法蘭盤4上，進(jìn)氣口 43與不銹鋼室433采用CF密封連接在一 起。
圖7是本發(fā)明熱壁石墨腔室的側(cè)視示意圖。有三部分組成 一石墨氈 包裹的石墨感應(yīng)加熱體51， 一入氣口石英圓蓋52， 一出氣口石英圓蓋53。
圖8是石墨感應(yīng)加熱體51的結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)為出氣口側(cè)示意 圖，(b)為進(jìn)氣口側(cè)示意圖，(c)為SiC襯底的石墨托盤結(jié)構(gòu)示意圖；如 圖8 (a)所示，圓筒形石墨氈保溫材料511位于高純石墨體512的外側(cè)， 用來保溫以及防止過多的熱輻射。高純石墨體512中間是一矩形通道510， 這是熱壁反應(yīng)生長室。在矩形通道510的兩側(cè)，有四個(gè)扇形通孔516。在 矩形通道510的底面上有一個(gè)矩形凹槽515，用來放置SiC襯底的長方形 石墨托盤517。在凹槽515的底面上有兩個(gè)小凹槽519，用來取放石墨托 盤517，凹槽515是一個(gè)非通透的凹槽，在其頂部有一個(gè)小孔513，該小 孔是用來連接上述動(dòng)力氣路石英管46的。如圖8 (b)所示，在進(jìn)氣口側(cè) 的石墨體上有一個(gè)圓形凹槽514，用來測試石墨體的溫度。如圖8 (c)所 示，SiC襯底的石墨托盤517中央位置有一個(gè)圓形凹槽518，用來放置SiC 襯底晶片。
圖9是熱壁石墨腔室用石英件的結(jié)構(gòu)示意圖。其中(a)為進(jìn)氣口側(cè) 石英圓蓋結(jié)構(gòu)正視圖；(b)為出氣口側(cè)石英圓蓋結(jié)構(gòu)正視圖。如圖9 (a) 所示，石英圓蓋52的中央位置有一個(gè)矩形通孔522，該通孔與上述石墨體 512的中央矩形通孔510相對應(yīng)，以便反應(yīng)氣體通過矩形通孔522進(jìn)入石 墨體512的中央矩形腔室510內(nèi)。石英圓蓋52上的圓孔521，與石墨體 512上的石墨體512上的小凹槽514相對應(yīng)。石英圓蓋52上的圓孔523， 位置與石墨體512上的小孔513相對應(yīng)，上述動(dòng)力氣路石英管46經(jīng)過石 英圓蓋52上的圓孔523插入到石墨體512上的小孔513內(nèi)。如圖9 (b) 所示，石英圓蓋53的中央位置有一個(gè)矩形通孔531，該通孔與上述石墨體 512的中央矩形通孔510相對應(yīng)，以便使反應(yīng)后的殘余氣體通過該孔排出。
本發(fā)明的工作過程是
本發(fā)明是一種高溫碳化硅雙室熱壁水平式外延生長裝置，其工作過程 是SiC材料的外延生長過程，其中包括放置襯底晶片材料、抽真空、升溫、SiC外延生長、降溫、取樣等。
(1) 放置襯底晶片材料將清洗完畢的襯底片首先放置在密封手操 箱1 一側(cè)的不銹鋼真空樣品交接室10內(nèi)，關(guān)閉外部進(jìn)樣門19后，通過不 銹鋼真空樣品交接室10下方的排氣孔14對不銹鋼真空樣品交接室10抽 真空，之后打開密封操作箱1內(nèi)的不銹鋼真空樣品交接室10的內(nèi)部進(jìn)樣
門17上的充氣閥18，充入密封操作箱內(nèi)的惰性氣體，壓力平衡后，打開 內(nèi)部進(jìn)樣門17，取出襯底片，置于密封手操箱1內(nèi)備用。密封手操箱1 由惰性氣體保護(hù)，惰性氣體的入口是密封手操箱l低部的進(jìn)氣口 12，惰性 氣體的出口是密封手操箱l頂部的出氣口 11。
打開密封操作箱l內(nèi)的密封門22，用工具取出石墨托盤517，將襯底 片放置在石墨托盤517上的圓形凹槽518內(nèi)，將已放置襯底片的石墨托盤 517送入原來的位置，關(guān)閉密封門22。
(2) 抽真空通過三通不銹鋼過渡連接件2正下方有一排氣孔21，
對生長系統(tǒng)抽真空，使其達(dá)到預(yù)定的真空度。
(3) 升溫首先經(jīng)過進(jìn)氣法蘭盤4上的反應(yīng)氣體進(jìn)氣口 42通入載氣， 用銅線圈加熱器6的射頻感應(yīng)加熱方法，對石英管3內(nèi)置的高純石墨體512
加熱，使溫度升至預(yù)定生長溫度。
(4) SiC外延生長通過進(jìn)氣法蘭盤4上的動(dòng)力氣入口 43通入動(dòng)力 氣體，通過進(jìn)氣法蘭盤4上的反應(yīng)氣體進(jìn)氣口 42通入分別含有Si和C原 子的反應(yīng)氣體，即可進(jìn)行生長。
(5) 降溫生長完畢后，關(guān)閉反應(yīng)氣體和動(dòng)力氣體后，關(guān)閉銅線圈 加熱器6的射頻感應(yīng)加熱電源，即自行降溫。
(6) 取樣從進(jìn)氣口充入惰性氣體后，打開密封操作箱1內(nèi)的密封 門22，用工具取出石墨托盤517，將己完成生長的樣品取下放置在密封操 作箱內(nèi)，將另一待用的襯底片放置在石墨托盤517上的圓形凹槽518內(nèi)， 將已放置襯底片的石墨托盤517再送入原來的位置，關(guān)閉密封門22。
打開內(nèi)部進(jìn)樣門17，將完成生長的SiC樣品放置在不銹鋼真空樣品交 接室10內(nèi)，關(guān)閉內(nèi)部進(jìn)樣門17。打開外部進(jìn)樣門19，即可取出樣品。
權(quán)利要求
1.一種高溫碳化硅雙室熱壁式外延生長裝置，其特征在于，其包含有一密封操作箱，該密封操作箱為一矩形箱體，在密封操作箱的一背面開有兩個(gè)圓孔，該密封操作箱的頂部有一個(gè)出氣口，底部有一個(gè)進(jìn)氣口，正面有兩個(gè)用于密封安裝橡膠手套的操作口，該密封操作箱用于隔離大氣，進(jìn)行生長襯底片和外延樣品的交接與傳遞；兩個(gè)三通過渡連接件，該兩個(gè)三通過渡連接件的端口為法蘭端口，該兩個(gè)三通過渡連接件的一端分別與該密封操作箱上的兩個(gè)圓孔連接；兩個(gè)石英管，該兩個(gè)石英管的一端分別與兩個(gè)三通過渡連接件的另一端水平連接；兩個(gè)進(jìn)氣法蘭盤，分別與兩個(gè)石英管的另一端連接；兩個(gè)熱壁石墨腔室，分別位于兩個(gè)石英管內(nèi)部的中央處；兩個(gè)加熱器，分別套置于兩個(gè)石英管外部的中央處，與兩個(gè)熱壁石墨腔室對應(yīng)；一工做臺(tái)，用于放置上述各部件；一真空樣品交接室，該真空樣品交接室的一端與密封操作箱的一側(cè)壁連接，該真空樣品交接室的下端有一個(gè)排氣孔，該排氣孔與外部的抽真空系統(tǒng)連接；一進(jìn)樣門，位于真空樣品交接室與密封操作箱連接處內(nèi)側(cè)。
2. 如權(quán)利要求1所述的高溫碳化硅雙室熱壁式外延生長裝置，其特 征在于，其中所述的兩個(gè)三通過渡連接件的材料為不銹鋼。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的高溫碳化硅雙室熱壁式外延生長裝置， 其特征在于，其中所述的兩個(gè)三通過渡連接件的正下方有一排氣口與外部 抽真空系統(tǒng)連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的高溫碳化硅雙室熱壁式外延生長裝置，其特 征在于，其中所述的進(jìn)樣門上有一個(gè)充氣閥門。
5. 如權(quán)利要求1所述的高溫碳化硅雙室熱壁式外延生長裝置，其特 征在于，其中所述的兩個(gè)進(jìn)氣法蘭盤的盤面上各有一測溫用玻璃窗口、 一 反應(yīng)氣體入口和一動(dòng)力氣入口。
6. 如權(quán)利要求1所述的高溫碳化硅雙室熱壁式外延生長裝置，其特 征在于，其中所述的兩個(gè)熱壁石墨腔室，分別各有一石墨感應(yīng)加熱體，兩 石英圓蓋，該兩石英圓蓋分別位于石墨感應(yīng)加熱體的左右兩端，用石墨螺 釘連接。
7. 如權(quán)利要求1或6所述的高溫碳化硅雙室熱壁式外延生長裝置， 其特征在于，其中所述的兩個(gè)熱壁石墨腔室的石墨感應(yīng)加熱體，分別各有 一圓筒狀石墨氈保溫材料、 一高純石墨體、 一長方形樣品托盤；圓筒狀石 墨氈保溫材料位于高純石墨體的外側(cè)，該高純石墨體中央有一矩形腔道， 矩形腔道的底面上有一矩形凹槽，該矩形凹槽的表面有兩道小凹槽，該長 方形樣品托盤放置于高純石墨體中央矩形腔道底面上的矩形凹槽內(nèi)，所述 長方形樣品托盤上有一個(gè)圓形襯底定位槽，所述高純石墨體上有一圓孔、 四個(gè)扇形通孔和一測溫用圓形凹槽。
8. 如權(quán)利要求1或6所述的高溫碳化硅雙室熱壁式外延生長裝置， 其特征在于，其中所述的兩個(gè)熱壁石墨腔室兩端的兩石英圓蓋，其上中央 位置各有一矩形通孔，與高純石墨體的中央矩形腔道相對應(yīng)， 一石英圓蓋 上有一個(gè)圓形通孔，與高純石墨體測溫用圓形凹槽對應(yīng)，另一個(gè)圓形通孔， 與高純石墨體上的圓孔相對應(yīng)。
全文摘要
一種高溫碳化硅雙室熱壁式外延生長裝置，包含一密封操作箱為一矩形箱體，在密封操作箱的一背面開有兩個(gè)圓孔，頂部有一個(gè)出氣口，底部有一個(gè)進(jìn)氣口，正面有兩個(gè)用于密封安裝橡膠手套的操作口；兩個(gè)三通過渡連接件的端口為法蘭端口，該兩個(gè)三通過渡連接件的一端分別與該密封操作箱上的兩個(gè)圓孔連接；兩個(gè)石英管的一端分別與兩個(gè)三通過渡連接件的另一端水平連接；兩個(gè)進(jìn)氣法蘭盤分別與兩個(gè)石英管的另一端連接；兩個(gè)熱壁石墨腔室分別位于兩個(gè)石英管內(nèi)部的中央處；兩個(gè)加熱器分別套置于兩個(gè)石英管外部的中央處，與兩個(gè)熱壁石墨腔室對應(yīng)；一工做臺(tái)用于放置上述各部件；一真空樣品交接室的一端與密封操作箱的一側(cè)壁連接，其下端有一個(gè)排氣孔，該排氣孔與外部的抽真空系統(tǒng)連接；一進(jìn)樣門位于真空樣品交接室與密封操作箱連接處內(nèi)側(cè)。
文檔編號(hào)C30B25/02GK101591803SQ20081011329
公開日2009年12月2日 申請日期2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者劉興昉, 葉志仙, 孫國勝, 曾一平, 雷 王, 趙萬順 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所