半导体外延炉是什么？

一、定义与功能
半导体外延炉是一种关键设备，主要用于在单晶衬底表面逐层沉积半导体薄膜。它通过调节温度、气体流量等参数来实现晶体的生长，从而优化器件的电学性能。其主要功能包括：
外延生长是在衬底上生长出与基底晶体方向一致的高质量晶体层，以此来提高器件的耐压和频率等性能。
掺杂调控：通过调整气体成分，可以控制外延层的导电类型（N型或P型）及其掺杂浓度。
二、分类与技术类别
气相外延炉（CVD）是一种用于薄膜生长的设备。
通过化学反应（例如硅烷的分解）在衬底表面沉积薄膜，这种方法适用于硅、碳化硅等材料的大规模生产。
分子束外延设备（MBE）
在超高真空条件下，利用分子束流逐层生长晶体，适用于超薄层和异质结构的精密制作，例如氮化镓器件。
立式和水平结构
立式双片设计：例如连科半导体的八寸碳化硅外延炉，采用双载盘同步旋转的方式，提高产能并降低缺陷密度。
水平热场优化：采用半月形热场结构和密闭气帘设计，以降低沉积物附着，从而延长维护周期。
三、关键技术的重大进展
热场均匀性调控
使用高频线圈加热和保温层，以确保反应腔内的温度梯度不超过3℃，从而防止晶体因应力而发生开裂。
旋转载盘技术
载盘高速旋转（超过1000转/分钟）能将颗粒物甩出，外延层的厚度不均匀性控制在±2%以内。
气体分布优化可以表述为：改善气体的分配方式。
水平式外延炉利用多孔导流板生成层流气体，以减少因湍流引起的成分不均匀现象。
四、核心应用领域可以改写为：主要应用领域。
碳化硅功率器件：应用于电动汽车电驱动系统，能够降低能耗并提高功率密度。
射频设备：在5G基站中制备氮化镓外延片，以提高高频信号的传输效率。
光电子器件：包括激光器和探测器等光通信组件的异质结构生长。
提示：选择设备时需考虑衬底的尺寸和工艺要求。立式炉适合大规模生产，而水平式炉则更适合对均匀性要求高的场景。