[发明专利]一种半导体材料制备系统

说明书

本发明提供了一种半导体材料制备系统，属于半导体制备技术领域，通过在炉腔内设置第一隔离板和第二隔离板将炉腔在前后方向上依次分隔为资源腔、缓冲腔和生长腔，有效避免了炉腔内热对流的发生，有利于对温区内温度的调控，实现各温区各自的均温性控制要求；通过特殊的镓舟结构，使得气体在经过镓舟腔时，过流面积是不断变化的，且，气体对镓液液面形成垂直冲击，极大的提高了金属镓与HCL气体的反应转化效率，能够极大的提高生产效率；采用特殊结构的镓源源管，确保了在进行正常供气时供气的稳定、持续，在生产结束时，能够对镓源气体进行泄放，确保生长的半导体材料在预定厚度，实现了快速冷却，进而提高了生产效率。

技术领域

本发明属于半导体制造设备技术领域，具体涉及一种半导体材料制备系统。

背景技术

随着信息技术的快速发展，半导体产业已成为一个重要的战略性产业。近年来，第三代半导体材料已经成为了研究热点，相对于第一代和第二代半导体材料，第三代半导体具有更高的转换效率、更低的能量消耗、更高的工作温度、更高的频率等，这些优势使得第三代半导体材料被广泛应用于新型能源、环境保护、新型信息技术等领域。氮化稼作为第三代半导体材料的典型代表，其目前主流的生产方式是通过氢化物气相外延法（HVPE）来制备，由于这种制备方法具有生长速度快、成本低、生长的氮化镓（GaN）质量好等优点，其被认为是目前最有前景的制备自支撑氮化镓的方法。

目前，通过HVPE方式来制备氮化镓的设备分为立式和卧式两种。在卧式HVPE设备中，通常采用双温区（包括低温区和高温区）的设备进行生产，目前主流的方式是在反应腔室外设置若干个电阻加热器，而反应腔室内部的低温区与高温区一般是贯通的，容易导致温区间的热流传递，影响温度控制。此外，现有的卧式HVPE设备中，一般是将镓舟直接放置在氯化氢（HCL）的进气通道中，利用流动的HCL与镓舟中的金属镓反应生成GaCL气体，以用于在基片（衬底）上沉积进行半导体材料的外延生长，在此过程中，为了确保HCL与镓舟中的金属镓充分反应，减少不必要的氯化铵的产生，减少HCL的使用，通常需要控制HCL气体的流动速度（速度太快容易反应不充分），或者增加HCL气体与镓舟中的金属镓的接触面积，这就无形中降低了生产效率、增大了反应容器的体积，增加了成本。

有鉴于此，需要对现有技术进行改进，因此提出本发明。

发明内容

针对现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种半导体材料制备系统，目的是为了解决以上问题中的至少一个，在提高生产效率的同时提高生产质量。

为了实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种半导体材料制备系统，其包括壳体、进气端法兰结构、第一气源管线、第二气源管线、第三气源管线、镓舟结构、缓冲管、第一隔离板、第二隔离板、镓源源管、基板、尾气端法兰结构、尾气管线和真空泵，其中，壳体内部中空，壳体沿水平方向延伸设置，壳体的前后两端分别通过连接设置进气端法兰结构和尾气端法兰结构以将壳体内部形成前后封闭的炉腔，所述炉腔内设置有沿竖直方向且隔断所述炉腔的第一隔离板和第二隔离板，第一隔离板在前，第二隔离板在后，第一隔离板和第二隔离板将所述炉腔在前后方向上依次分隔为资源腔、缓冲腔和生长腔，资源腔内设置有镓舟结构和缓冲管，镓舟结构的前端与第一气源管线连通，镓舟结构的后端通过镓源源管连通至生长腔以用于为生长腔提供用于生长所述半导体材料的第一原料气，缓冲管的前端与第二气源管线连通，缓冲管的后端通过设置在第一隔离板上的第一气源孔与缓冲腔导通，资源腔的前端设置有与其连通的第三气源管线，第一隔离板上还设置有连通资源腔与缓冲腔的第二气源孔，来自于第二气源管线的气体通过缓冲管后经第一气源孔进入缓冲腔，来自于第三气源管线的气体在通过资源腔内位于镓舟结构和缓冲管外部的空间后经第二气源孔进入缓冲腔，缓冲腔通过设置在第二隔离板上的出气孔连通至生长腔以用于为生长腔提供用于生长所述半导体材料的第二原料气；所述资源腔和生长腔的外部分别设置有相互隔离开的第二加热器和第一加热器；所述生长腔内设置有基板，基板上形成有用于半导体材料生长的衬底，所述尾气端法兰结构上设置有尾气出口，尾气出口通过尾气管线与真空泵相连。