[发明专利]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，尤其涉及一种高产能的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(Halide 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，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。

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)，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；虽然其能够提供的晶锭尺寸较大，但是尺寸大的晶锭其均匀性受到影响，不利于获得较高一致性的碳化硅晶锭；而且由于产能相对较低，并未充分利用系统热量，能耗相对较高。

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；如何制造高亮度、低能耗、长寿命以及大功率LED器件，满足新一代高端应用场合，尤其是HTCVD法SiC衬底产业化开发就变得尤为重要。综上所述，迫切需要提供一种新型的高产能碳化硅晶体生长装置，能够满足SiC衬底大规模化生产的需求，提供更加均匀且符合产品特性要求SiC衬底。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种HTCVD法碳化硅晶体生长装置，能够提供大量均匀的SiC晶片满足新一代LED器件发展需要。

本发明提供一种HTCVD法碳化硅晶体生长装置，所述晶体生长装置适用于高温化学气相沉积工艺，所述晶体生长装置包括：

一真空室；

一晶体生长室，与真空室连接，该晶体生长室包括多个独立的晶体生长腔；

多个输送源气体的管路，该输送源气体的管路位于真空室和晶体生长室内，分别与晶体生长室的独立的晶体生长腔连通，用于向晶体生长室输送源气体；

一用于排除尾气的管路，位于真空室和晶体生长室内，分别与多个晶体生长腔连接，用于排出晶体生长尾气。

相比于一般每炉生长一颗晶锭(棒)的晶体生长装置，本发明采用多个生长单元集成，本发明提供的晶体生长装置，每个单元有独立的源气和尾气系统，能够独立、同时地获取多个质量均匀的晶锭，达到提高产能、增加效率、提高生长质量和降低成本的目的。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明，其中：

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；

图2示出了本发明提供的封口结构的一个实施例的截面示意图；