[发明专利]一种可进行大批量生产的碳化硅半导体材料制备工艺

说明书

本发明公开了一种可进行大批量生产的碳化硅半导体材料制备工艺，具体包括以下步骤：S1、先将待处理的碳化硅半导体材料放置于旋转式CVD反应装置中，然再密封反应装置；S2、沉积结晶处理；S3、更换下一批待处理的半导体材料，重复步骤处理，本发明涉及碳化硅半导体材料加工技术领域。该可进行大批量生产的碳化硅半导体材料制备工艺，可实现通过将罩体与反应器主体之间进行既快速又方便的拆卸处理，很好的达到了通过将罩体进行快速开合，来使生产人员能够进行快速卸料和上料的目的，可实现通过对CVD反应器内部的材料放置结构进行创新，来适应大批量生产，能够实现一次处理更多样品，使生长的晶体更加均匀，大大提升了生产效率。

技术领域

本发明涉及碳化硅半导体材料加工技术领域，具体为一种可进行大批量生产的碳化硅半导体材料制备工艺。

背景技术

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，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。

参考中国专利公开号为CN104538289A的一种多片碳化硅半导体材料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，简易、灵活、多用、压力调节范围宽、容量大、易于控制，有较高的生长温度，最高可达到1700℃。

参考中国转轮公开号为CN209702321U的一种多晶硅CVD反应器，通过双层环管控制不同内外混合型布置的进气喷嘴实现分圈分区控制；双层进气系统结构混合型电极排布结构和进气喷嘴与电极的综合布置，可以实现气相的可变调节，根据硅的气相沉积工艺过程调节气相的流量和流速，优化气相流动与温度，提高原料气的转化率，同时避免炉筒内侧的冷却壁面带走过多热量，降低热量损耗。可以提高反应选择性，提高产量，降低消耗。同时，该优化设计使得反应器的制造成本有效降低，占地空间小，有利于大规模用于生产

综合分析以上参考专利，可得出以下缺陷：

1)现有的CVD反应器大多是直接采用罩体和反应器本体进行分离式设计，当反应器内部的碳化硅半导体材料外延层生长完成后，需要将罩体打开，取出，更换下一批碳化硅半导体材料进行处理，现有的罩体与反应器主体之间通过单一的螺栓连接，每次拆卸打开十分不方便，例如参考专利CN209702321U的一种多晶硅CVD反应器，通过单一的采用螺栓连接，不能实现通过将罩体与反应器主体之间进行既快速又方便的拆卸处理，无法达到通过将罩体进行快速开合，来使生产人员能够进行快速卸料和上料的目的，从而对碳化硅半导体生产企业的十分不利。

2)现有的CVD反应器一次制备碳化硅半导体材料较少，生产效率低，例如参考专利CN104538289A的一种多片碳化硅半导体材料制造装置和CN209702321U的一种多晶硅CVD反应器，均是采用单一的加热底盘，来放置待处理的半导体材料，只能适用于一些小批量半导体材料的生产，而对于大批量或不同类型的半导体材料的生产，则十分不适用，不能实现通过对CVD反应器内部的材料放置结构进行创新，来适应大批量生产。

发明内容