【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉。
技术介绍
1、半导体行业作为现代电子信息产业的基础，是支撑国民经济高质量发展的重要行业。第三代半导体指的是碳化硅（sic）、氮化镓（gan）等具有宽禁带（eg＞2.3ev）特性的新兴半导体材料。碳化硅是目前发展最成熟的第三代半导体材料。碳化硅器件具有体积小、功率大、频率高、能耗低、损耗小、耐高压等优点。当前主要应用领域是各类电源及服务器，光伏逆变器，风电逆变器，新能源汽车的车载充电机、电机驱动系统、直流充电桩，变频空调，轨道交通，军工等。
2、实际应用中，宽禁带半导体器件几乎都做在外延层上，碳化硅抛光晶片本身只作为衬底，通过化学气相淀积（cvd）法在其正面（抛光面）上生长一定厚度和电阻率的碳化硅或氮化镓外延层。碳化硅衬底片加上外延层就是通常所说的碳化硅外延片。
3、在碳化硅器件设计制造方面，sic二极管正在逐步完善，但sic mos器件面临较多难点，其中一个重要的方面就是提高碳化硅外延层的质量。
4、目前典型的cvd外延炉反应室的结构有三种（图1、图2、图3），分别是热壁水平卧式、壁温行星式、准热壁立式。三种反应室结构的共同特点是反应气体从碳化硅衬底片的正面（抛光面）上方流过，并在抛光面上生长出一定厚度和电阻率的碳化硅外延层。因为在碳化硅衬底上生长碳化硅外延层的反应温度高（约1600℃），反应室内壁有碳化硅沉积，沉积的碳化硅颗粒会被卷入反应气体中，反应气体中还会因化学反应产生碳化硅颗粒，反应气体中的颗粒会掉落在衬底片外延生长面上，导致后
5、目前解决外延生长过程中颗粒掉落问题的方法是使衬底片在外延生长过程中高速旋转（准热壁立式外延炉大于500转/分钟，热壁水平卧式外延炉约60转/分钟），使颗粒在离心力作用下离开衬底片表面，但这并不能有效解决包裹物问题，还会使衬底片震动过大而降低外延质量。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本技术的目的是提供一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，将碳化硅衬底片抛光正面朝下悬挂，氢气和外延生长气体的混合气体从下方沿衬底片抛光正面流过，并在衬底片抛光正面生长所需要的碳化硅外延层。没有颗粒掉落到外延生长面上的问题，也不需要使衬底片在外延生长过程中高速旋转，提高了外延过程中衬底片的旋转稳定性。有效解决了碳化硅外延片制作过程中容易产生包裹物缺陷的难题，提高了外延片的电阻率和厚度均匀性。
2、本技术的技术方案如下：
3、一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，从左到右依次为装片腔、传输腔、生长室；传输腔的一侧设有冷却腔，装片腔内设有片座一，冷却腔内设有片座二，传输腔内设有叉形机械手，连接颈内设有装片通道；生长室从上到下分为上炉体、下炉体；上炉体和/或下炉体内至少设有一个电阻加热器；所述的下炉体外壁设有氢气与外延生长气进气口和出气口，与外延生长区相连通；上炉体的上方设有转轴旋转装置，转轴旋转装置设有转轴，转轴的底部设有托柄；托柄用于固定承载环，承载环用于固定抛光正面朝下的衬底片；转轴旋转装置与转轴升降装置相连，转轴升降装置的上立柱位于上炉体的上表面；下炉体从上到下设有上壁板、基座，上壁板、托柄、基座之间围成一个外延生长区，下炉体的左侧壁开孔，设有连接颈，形成装片通道，装片通道与外延生长区相连通；连接颈的外端设有生长室法兰，生长室法兰与传输腔法兰相连。
4、所述的上炉体内侧壁从上到下设有顶部保温层、保温筒；下炉体的内侧壁设有底部保温层，下部保温筒；所述的生长室的右侧外部设有立柱，立柱位于炉体底部框架上，立柱与上炉体升降装置相连，上炉体升降装置通过铰链与上炉体的外部右侧相连；立柱通过下炉体支架与下炉体外部右侧相连。
5、所述的下炉体的底部设有高温计。
6、所述的上炉体的内部设有上部加热器，上炉体的上部对称设有上电极，上电极与上部加热器相连；托柄向下穿过上部加热器。
7、所述的下炉体的内部设有下部加热器，位于基座的下方，所述的下炉体的底部设有下电极，下电极与下部加热器相连。
8、所述的下炉体外壁设有氢气与外延生长气进气口和出气口，分别与气体配气面板和真空泵相连。
9、所述的外延炉装片方向与氢气与外延生长气进气口和出气口连线方向的夹角ɑ1的最佳值是90度，ɑ1的取值范围是0-180度。
10、所述的托柄的下端面边沿设有上钩，用于钩住承载环，上钩的钩子部分沿其所在托柄端面位置的圆弧方向。
11、所述的承载环的上表面边沿设有下钩、外延生长时上钩与下钩相连，承载环中部设有内斜面，抛光正面朝下的衬底片的正面边沿倒角面与内斜面接触，其生长外延层的抛光正面朝下。
12、所述的承载环的边沿设置上钩下放缺口，用上钩下放缺口两侧的承载环的下表面区域做为钩取区代替下沟。
13、技术的有益效果：
14、应用本技术，碳化硅外延生长过程中没有颗粒掉落到外延生长面上的问题，也不需要使衬底片在外延生长过程中高速旋转，提高了外延过程中衬底片的旋转稳定性；有效解决了碳化硅外延片制作过程中容易产生包裹物缺陷的难题，提高了外延片的电阻率和厚度均匀性。
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1.一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，其特征是，从左到右依次为装片腔（3）、传输腔（5）、生长室（15）；传输腔（5）的一侧设有冷却腔（1），装片腔（3）内设有片座一（4），冷却腔（1）内设有片座二（2），传输腔（5）内设有叉形机械手（6），连接颈（16）内设有装片通道（9）；生长室（15）从上到下分为上炉体（20）、下炉体（17）；上炉体（20）和/或下炉体（17）内至少设有一个电阻加热器；所述的下炉体（17）外壁设有氢气与外延生长气进气口（10）和出气口（14），与外延生长区（23）相连通；
2.根据权利要求1所述的一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，其特征是，所述的上炉体（20）内侧壁从上到下设有顶部保温层（22）、保温筒（21）；下炉体（17）的内侧壁设有底部保温层（40），下部保温筒（36）；所述的生长室（15）的右侧外部设有立柱（13），立柱（13）位于炉体底部框架（39）上，立柱（13）与上炉体升降装置（33）相连，上炉体升降装置（33）通过铰链（34）与上炉体（20）的外部右侧相连；立柱（13）通过下炉体支架（12）与下炉体（17
3.根据权利要求1所述的一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，其特征是，所述的下炉体的底部设有高温计（37）。
4.根据权利要求1所述的一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，其特征是，所述的上炉体（20）的内部设有上部加热器（30），上炉体（20）的上部对称设有上电极（24），上电极（24）与上部加热器（30）相连；托柄（29）向下穿过上部加热器（30）。
5.根据权利要求1或者4所述的一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，其特征是，所述的下炉体（17）的内部设有下部加热器（19），位于基座（11）的下方，所述的下炉体（17）的底部设有下电极（38），下电极（38）与下部加热器（19）相连。
6.根据权利要求1所述的一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，其特征是，所述的下炉体（17）外壁设有氢气与外延生长气进气口（10）和出气口（14），分别与气体配气面板和真空泵相连。
7.根据权利要求6所述的一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，其特征是，所述的外延炉装片方向与氢气与外延生长气进气口（10）和出气口（14）连线方向的夹角ɑ1的最佳值是90度，ɑ1的取值范围是0-180度。
8.根据权利要求1所述的一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，其特征是，所述的托柄（29）的下端面边沿设有上钩（32），用于钩住承载环（35），上钩（32）的钩子部分沿其所在托柄（29）端面位置的圆弧方向。
9.根据权利要求1或8所述的一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，其特征是，所述的承载环（35）的上表面边沿设有下钩（41）、外延生长时上钩（32）与下钩（41）相连，承载环（35）中部设有内斜面（44），抛光正面（46）朝下的衬底片（31）的正面边沿倒角面（45）与内斜面（44）接触，其生长外延层的抛光正面（46）朝下。
10.根据权利要求9所述的一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，其特征是，所述的承载环（35）的边沿设置上钩下放缺口（42），用上钩下放缺口（42）两侧的承载环（35）的下表面区域做为钩取区（43）代替下钩（41）。
...【技术特征摘要】
1.一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，其特征是，从左到右依次为装片腔（3）、传输腔（5）、生长室（15）；传输腔（5）的一侧设有冷却腔（1），装片腔（3）内设有片座一（4），冷却腔（1）内设有片座二（2），传输腔（5）内设有叉形机械手（6），连接颈（16）内设有装片通道（9）；生长室（15）从上到下分为上炉体（20）、下炉体（17）；上炉体（20）和/或下炉体（17）内至少设有一个电阻加热器；所述的下炉体（17）外壁设有氢气与外延生长气进气口（10）和出气口（14），与外延生长区（23）相连通；
2.根据权利要求1所述的一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，其特征是，所述的上炉体（20）内侧壁从上到下设有顶部保温层（22）、保温筒（21）；下炉体（17）的内侧壁设有底部保温层（40），下部保温筒（36）；所述的生长室（15）的右侧外部设有立柱（13），立柱（13）位于炉体底部框架（39）上，立柱（13）与上炉体升降装置（33）相连，上炉体升降装置（33）通过铰链（34）与上炉体（20）的外部右侧相连；立柱（13）通过下炉体支架（12）与下炉体（17）外部右侧相连。
3.根据权利要求1所述的一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，其特征是，所述的下炉体的底部设有高温计（37）。
4.根据权利要求1所述的一种在碳化硅衬底片生长外延层的电阻加热外延炉，其特征是，所述的上炉体（20）的内部设有上部加热器（30），上炉体（20）的上部对称设有上电极（24），上电极（24）与上部加热器（30）相连；托柄（29）向下穿过上部加热器（30）。
5.根据权利要求1或者4所述的一...
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