一种多功能高温反应装置及其在SiC MOSFET制备中的应用

摘要

本发明提供一种多功能高温反应装置及其在SiC MOSFET制备中的应用，涉及半导体技术领域。多功能高温反应装置包括依次连通的气源、横向等离子体发生室、卧式高温反应腔室和真空模块，其中，横向等离子体发生室包括腔体、感应线圈和过滤装置，腔体两端分别开设有沿横向布置的进气口和出气口；感应线圈设置于腔体上、且靠近进气口一侧；过滤装置安装在腔体内、靠近出气口一侧，过滤装置包括至少一层开设有过滤孔的金属过滤板，能够过滤等离子体中的离子，提高对于带电离子的过滤效果，从而减少到达SiC晶片表面进行氧化反应的等离子体中的带电离子，制备缺陷少、态密度低的SiC/SiO2界面。

权利要求

1.一种多功能高温反应装置，其特征在于，所述多功能高温反应装置包括依次连通的气源（1）、横向等离子体发生室（200）、卧式高温反应腔室（2）和真空模块（3），还包括射频电源模块（4）；

其中，所述横向等离子体发生室（200）包括：

腔体（5），两端分别开设有沿横向布置的进气口（51）和出气口（52）；

感应线圈（7），设置于所述腔体（5）上、且靠近所述进气口（51）一侧；

过滤装置（8），安装在所述腔体（5）内、靠近所述出气口（52）一侧，所述过滤装置（8）包括至少一层开设有过滤孔（81）的金属过滤板，对于所述金属过滤板沿纵向方向若干高度相同的等间距区域，任一下部区域的过滤孔横截面有效尺寸不大于任一上部区域的过滤孔横截面有效尺寸，且任一所述下部区域过滤系数大于上部区域过滤系数；所述过滤孔横截面有效尺寸为所述过滤孔横截面轮廓上距离最大的两点间距离；所述过滤系数=所述过滤孔有效长度*区域孔隙率/过滤孔有效尺寸，所述孔隙率=区域内孔隙面积/区域面积；所述过滤孔有效长度为气体流经孔隙的最短路径长度；

所述气源（1）连接到所述横向等离子体发生室（200）的所述进气口（51），所述卧式高温反应腔室（2）连接到所述横向等离子体发生室（200）的所述出气口（52），所述射频电源模块（4）与所述感应线圈（7）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能高温反应装置，其特征在于，所述金属过滤板任一下部区域的过滤孔横截面有效尺寸小于任一上部区域的过滤孔横截面有效尺寸，且所述金属过滤板任一下部区域的孔隙率不小于任一上部区域的孔隙率。

3.根据权利要求1所述的一种多功能高温反应装置，其特征在于，所述金属过滤板任一下部区域的过滤孔有效长度大于任一上部区域的过滤孔有效长度。

4.根据权利要求3所述的一种多功能高温反应装置，其特征在于，所述金属过滤板任一下部区域厚度大于任一上部区域厚度，且所述金属过滤板底端厚度与顶端厚度的比值为

1.2 5。

~

5.根据权利要求3所述的一种多功能高温反应装置，其特征在于，所述过滤孔（81）倾斜设置，且任一下部区域过滤孔（81）倾斜角角度大于任一上部区域过滤孔（81）倾斜角角度，且最下方过滤孔（81）倾斜角θ大于30度。

6.根据权利要求1所述的一种多功能高温反应装置，其特征在于，所述过滤装置（8）任一上部区域过滤孔（81）与进气端的有效距离小于任一下部区域过滤孔（81）与进气端的有效距离，所述过滤孔（81）与电离区的有效距离为所述过滤孔（81）或导流结构（87）与进气端的水平距离，所述导流结构（87）用于引导气体向上移动、并进入所述过滤孔（81）。

7.根据权利要求6所述的一种多功能高温反应装置，其特征在于，所述过滤装置（8）倾斜设置，且所述过滤装置（8）上部向所述进气口（51）倾斜且倾斜角度为30°80°。

~

8.根据权利要求6所述的一种多功能高温反应装置，其特征在于，所述导流结构（87）连接在所述金属过滤板上进气一侧，位于相邻两个所述过滤孔（81）之间，任一上部区域导流结构长度大于任一下部区域导流结构长度，且顶层导流结构长度/底层导流结构长度为1.5

10、最上层导流结构长度为所述金属过滤板厚度的1.5 6倍。

~ ~

9.根据权利要求1 8任一所述的一种多功能高温反应装置，其特征在于，所述过滤装置~（8）为单层金属过滤板，且所述单层金属过滤板顶端厚度为8 50mm，所述过滤孔横截面有效~尺寸为0.5 15mm，任一区域孔隙率为0.3 0.8、任一过滤孔有效长度与横截面有效尺寸的比~ ~值≥2。

10.根据权利要求1 7任一所述的一种多功能高温反应装置，其特征在于所述过滤装置~（8）包括至少两层金属过滤板，相邻两层所述金属过滤板的过滤孔（81）错位设置，且单层所述金属过滤板顶端厚度为2 10mm，所述过滤孔横截面有效尺寸为0.5 10mm，任一区域孔隙~ ~率为0.2 0.8、任一过滤孔有效长度与横截面有效尺寸的比值≥3。

~

11.根据权利要求1所述的一种多功能高温反应装置，其特征在于，所述横向等离子体发生室（200）还包括设置于所述进气口（51）与所述感应线圈（7）之间的分流板（6）。

12.根据权利要求1 8任一所述的一种多功能高温反应装置在SiC MOSFET制备中的应~用。

说明书

一种多功能高温反应装置及其在SiC MOSFET制备中的应用

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种多功能高温反应装置及其在SiC MOSFET制备中的应用。

背景技术

[0002] SiC MOSFET是一类重要的功率控制器件，其理论上具有众多优势，但目前SiC MOSFET制造技术成为制约碳化硅功率器件大规模应用的主要技术限制，这主要是由于SiC/SiO2界面态密度过高（比传统Si/SiO2界面高约两个数量级），导致SiC MOSFET沟道迁移率低、开态电阻大等缺陷。

[0003] 对于氧化前初始SiC表面进行处理改善SiC表面特性后，再进行氧化，可降低SiC/SiO2界面态密度。目前，关于SiC的表面处理工艺，国内外提出了很多方案，其中主要有传统湿法处理（如RCA、沸水处理、HF/HCL处理等）、高温氢气处理、等离子体处理等。等离子处理SiC晶片，具有不引入杂质离子，处理温度低等优点，因此获得广泛关注。但等离子体处理SiC时，等离子体中的带电离子容易对SiC表面造成新的损伤。

[0004] 为了获得态密度较低、性能优异的SiC MOSFET器件，需要先将SiC衬底表面氧化形成SiC/SiO2，再利用NO/N2O退火工艺、等离子体处理工艺等钝化SiC/SiO2界面，或将SiC表面处理后再氧化制备SiC/SiO2，该过程涉及的氮退火工艺、等离子处理工艺和氧化工艺目前需要分别在退火设备、等离子处理设备和高温氧化设备中进行，如SiC/SiO2界面制备，一般是SiC表面清洗后在高温条件下与O2反应生成SiO2膜制得，但由于SiC化学稳定性高，其干氧氧化温度远高于Si，一般在1000℃以上，需要在高温炉中进行，而等离子处理工艺则需要在独立的等离子设备中进行。

[0005] 如上，现有工艺步骤操作较为繁琐，所需设备较多，且样品从一种设备向另一种设备转移时由于环境因素或操作等原因容易产生额外污染，因此需要设计一种多功能的反应装置，能够满足等离子处理及高温氧化等不同需求，可以实现满足SiC MOSFET器件应用需求的SiC/SiO2结构的制备。

[0006] 此外，在利用等离子体进行SiC表面进行处理时，等离子体中的带电离子会对SiC表面造成损伤，现有技术中通过设置过滤装置减少该损伤，但过滤效果仍然不足。

发明内容

[0007] 为了解决现有现有技术的不足，本发明的目的包括提供一种多功能高温反应装置及其在SiC MOSFET制备中的应用，通过该装置可以实现对SiC晶片表面等离子体处理同时可以实现对SiC的高温氧化过程，简化SiC MOSFET制备工艺，同时通过对等离子体发生室中的过滤装置进行设计，能够减少到达SiC晶片表面的等离子体中的带电离子，从而制备缺陷少、态密度低的SiC/SiO2界面。

[0008] 本发明的实施例可以这样实现：

[0009] 第一方面，本发明提供一种多功能高温反应装置，多功能高温反应装置包括依次连通的气源、横向等离子体发生室、卧式高温反应腔室和真空模块，还包括射频电源模块；

[0010] 其中，横向等离子体发生室包括：

[0011] 腔体，两端分别开设有沿横向布置的进气口和出气口；

[0012] 感应线圈，设置于腔体上、且靠近进气口一侧；

[0013] 过滤装置，安装在腔体内、靠近出气口一侧，过滤装置包括至少一层开设有过滤孔的金属过滤板；

[0014] 气源连接到横向等离子体发生室的进气口，卧式高温反应腔室连接到横向等离子体发生室的出气口，射频电源模块与感应线圈电连接。

[0015] 在可选的实施方式中，对于金属过滤板沿纵向方向若干高度相同的等间距区域，任一下部区域的过滤孔横截面有效尺寸不大于任一上部区域的过滤孔横截面有效尺寸，且任一下部区域过滤系数大于上部区域过滤系数；

[0016] 过滤孔横截面有效尺寸为过滤孔横截面轮廓上距离最大的两点间距离；

[0017] 过滤系数=过滤孔有效长度*该区域孔隙率/过滤孔有效尺寸，孔隙率=区域内孔隙面积/区域面积；过滤孔有效长度为气体流经孔隙的最短路径长度。

[0018] 在可选的实施方式中，金属过滤板任一下部区域的过滤孔横截面有效尺寸小于任一上部区域的过滤孔横截面有效尺寸，且金属过滤板任一下部区域的孔隙率不小于任一上部区域的孔隙率。

[0019] 在可选的实施方式中，金属过滤板任一下部区域的过滤孔有效长度大于任一上部区域的过滤孔有效长度。

[0020] 在可选的实施方式中，金属过滤板任一下部区域厚度大于任一上部区域厚度，且金属过滤板底端厚度与顶端厚度的比值为1.2 5。~

[0021] 在可选的实施方式中，过滤孔倾斜设置，且任一下部区域过滤孔倾斜角角度大于任一上部区域过滤孔倾斜角角度，且最下方过滤孔倾斜角θ大于30度。

[0022] 在可选的实施方式中，过滤装置任一上部区域过滤孔与进气端的有效距离小于任一下部区域过滤孔与进气端的有效距离，过滤孔与电离区的有效距离为过滤孔或导流结构与进气端的水平距离，导流结构用于引导气体向上移动、并进入过滤孔。

[0023] 在可选的实施方式中，过滤装置倾斜设置，且过滤装置上部向进气口倾斜且倾斜角度为30°80°。~

[0024] 在可选的实施方式中，导流结构连接在金属过滤板上进气一侧，位于相邻两个过滤孔之间，任一上部区域导流结构长度大于任一下部区域导流结构长度，且顶层导流结构长度/底层导流结构长度为1.5 10、最上层导流结构长度为金属过滤板厚度的1.5 6倍。~ ~

[0025] 在可选的实施方式中，过滤装置为单层金属过滤板，且单层金属过滤板顶端厚度为8 50mm，过滤孔横截面有效尺寸为0.5 15mm，任一区域孔隙率为0.3 0.8、任一过滤孔有~ ~ ~效长度与横截面有效尺寸的比值≥2。

[0026] 在可选的实施方式中，过滤装置包括至少两层金属过滤板，相邻两层金属过滤板的过滤孔错位设置，且单层金属过滤板顶端厚度为2 10mm，过滤孔横截面有效尺寸为0.5~ ~10mm，任一区域孔隙率为0.2 0.8、任一过滤孔有效长度与横截面有效尺寸的比值≥3。
~

[0027] 在可选的实施方式中，横向等离子体发生室还包括设置于进气口与感应线圈之间的分流板。

[0028] 第二方面，本发明提供根据前述实施方式的任一一种多功能高温反应装置在SiC MOSFET制备中的应用。

[0029] 本发明实施例提供的多功能高温反应装置及其在SiC MOSFET制备中的应用的有益效果包括：

[0030] 进入腔体的气体经过感应线圈电离后产生等离子体，过滤装置能够过滤等离子体中的离子（如氩离子、氦离子、氢离子等），提高对于带电离子的过滤效果，从而减少到达SiC晶片表面进行氧化反应的等离子体中的带电离子，制备缺陷少、态密度低的SiC/SiO2界面。

附图说明

[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0032] 图1为本发明实施例提供的多功能高温反应装置的组成示意图；

[0033] 图2为横向等离子体发生室的第一种结构示意图；

[0034] 图3为过滤装置的第一种结构示意图；

[0035] 图4为过滤装置的第二种结构示意图；

[0036] 图5为过滤装置的第三种结构示意图；

[0037] 图6为过滤装置的第四种结构示意图；

[0038] 图7为过滤装置的第五种结构示意图；

[0039] 图8为横向等离子体发生室的第二种结构示意图；

[0040] 图9为横向等离子体发生室的第三种结构示意图。

[0041] 图标：100‑多功能高温反应装置；200‑横向等离子体发生室；300‑样片；1‑气源；2‑卧式高温反应腔室；21‑外部炉体；22‑保温层；23‑石英管反应腔；24‑载片舟；3‑真空模块；4‑射频电源模块；5‑腔体；51‑进气口；52‑出气口；6‑分流板；7‑感应线圈；8‑过滤装置；81‑过滤孔；82‑第一过滤板；83‑第二过滤板；84‑第三过滤板；85‑第四过滤板；86‑过滤板；87‑导流结构。

具体实施方式

[0042] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0043] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0044] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0045] 在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0046] 此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0047] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

[0048] 请参考图1，本实施例提供了一种多功能高温反应装置100，多功能高温反应装置100包括依次连通的气源1、横向等离子体发生室200、卧式高温反应腔室2和真空模块3。多功能高温反应装置100还包括与横向等离子体发生室200中感应线圈7电连接的射频电源模块4。射频电源模块4用于控制并提供电离所需的电能。气源1用于提供反应气体及载气，具体可以提供H2、N2等不同气体。

[0049] 多功能高温反应装置100可以实现等离子体处理、高温氧化、去胶等多种功能，可以应用于SiC表面处理及氧化工艺获得SiC/SiO2MOS结构；而且卧式高温反应腔室2与横向等离子体发生室200分别独立设置，温度不相互影响，所以卧式高温反应腔室2的反应温度可以做到很高，实现SiC高温氧化。

[0050] 具体的，真空模块3包括真空泵、控制系统和电源，电源向真空泵供电，控制系统控制真空泵抽出卧式高温反应腔室2、真空管道及横向等离子体发生室200的反应气体。

[0051] 卧式高温反应腔室2为管式炉结构，卧式高温反应腔室2包括外部炉体21、保温层22、石英管反应腔23和载片舟24，保温层22设置在外部炉体21上，石英管反应腔23设置在外部炉体21内，载片舟24设置在石英管反应腔23内，载片舟24用于承载样片300，样片300可以是SiC晶片。卧式高温反应腔室2的两端分别通过真空管路与真空模块3及横向等离子体发生室200连接。

[0052] 请查阅图1和图2，横向等离子体发生室200包括腔体5、感应线圈7和过滤装置8。

[0053] 具体的，腔体5开设有沿横向布置的进气口51和出气口52；其中，气源1连接到横向等离子体发生室200的进气口51，卧式高温反应腔室2连接到横向等离子体发生室200的出气口52。感应线圈7缠绕在腔体5上、且靠近进气口51的一侧。过滤装置8安装在腔体5内、且靠近出气口52一侧。

[0054] 因为解离过程产生热量需要耐受一定温度，且避免污染，腔体5可以采用石英材质，形状不限，可以为圆柱、方形等。进气口51和出气口52在一条直线上。

[0055] 其中，感应线圈7用于电离反应气体形成等离子体，感应线圈7位于腔体5靠近进气口51的1/2前端位置。过滤装置8用于去除等离子体中的带电离子，从而避免离子进入卧式高温反应腔室2对晶片的表面造成损伤，有利于制备缺陷少、态密度低的SiC/SiO2界面。

[0056] 本实施例提供的多功能高温反应装置100的工作原理：

[0057] 气源1提供的气体从进气口51进入横向等离子体发生室200。控制射频电源模块4开启后，进入电离区的气体被电离，产生等离子体，由于横向等离子体发生室200另一侧通过卧式高温反应腔室2与真空模块3连接，真空模块3启动时，产生的等离子体将不断经过过滤装置8向出气口52方向移动，过滤装置8能够将等离子体中的离子（如氩离子、氦离子、氢离子等）过滤去除，从而避免离子进入卧式高温反应腔室2对晶片的表面造成损伤。等离子体中剩余的中性活性自由基可以自由穿过过滤装置8到达卧式高温反应腔室2参与反应。

[0058] 横向等离子体发生室200水平放置，气体水平方向运动时，由于重力作用会下沉导致下部气体浓度高于上部气体浓度，需要提升下部电离气体的等离子体过滤效果。过滤装置8设置考虑上述气体流动分布不均匀的影响，通过设置过滤装置8下部过滤性能高于上部，提高对于带电离子的过滤效果。

[0059] 过滤装置8可以采用单层金属过滤板或多层金属过滤板，为了提高下部过滤效果，设置对于所述金属过滤板沿纵向方向若干高度相同的等间距区域，任一下部区域的过滤孔横截面有效尺寸不大于任一上部区域的过滤孔横截面有效尺寸，且任一所述下部区域过滤系数大于上部区域过滤系数；其中，所述过滤孔横截面有效尺寸为所述过滤孔横截面轮廓上距离最大的两点间距离；所述过滤系数=所述过滤孔有效长度*该区域孔隙率/过滤孔有效尺寸，所述孔隙率=所述区域内孔隙面积/所述区域面积；所述过滤孔有效长度为气体流经孔隙的最短路径长度。

[0060] 也可以设置所述金属过滤板任一下部区域的过滤孔横截面有效尺寸小于任一上部区域的过滤孔横截面有效尺寸，且所述金属过滤板任一下部区域的孔隙率不小于任一上部区域的孔隙率。

[0061] 总之，可以通过多种形式，实现所述金属过滤板任一下部区域的过滤孔有效长度大于任一上部区域的过滤孔有效长度。

[0062] 请查阅图3，过滤装置8采用单层金属过滤板时，过滤装置8的过滤孔81的尺寸及过滤孔81的排布均匀设置，可以通过采用过滤装置8的下部厚度大于上部厚度的结构，也可以采用不同形状的金属过滤板设置形式，增加过滤孔81的长度，延长等离子体流经过滤装置8的路径，从而增强过滤效果。过滤装置8的上端厚度H1为8~50mm，下端厚度H2为10~100mm，H2/H1为1.2~5范围内，过滤孔81的直径d为0.5~15mm，孔隙率为0.3~0.8，H1/d≥2，以保证过滤效果。

[0063] 根据不同反应类型、反应速率需求、后续反应对离子过滤程度需求不同以及电离区与过滤装置8距离，可以设计不同的孔隙率、过滤装置8的厚度及H2/H1的比值：需要过滤后反应气体中的等离子体浓度高，后续反应受等离子体中离子影响小，则可以增大过滤装置8的孔隙率、减少金属过滤板数量；当电离区域与过滤装置8距离L大、抽气流速V越小，则气体2 2
向下部沉降程度越高，理论沉降高度h=1/2gt=1/2g(L/V) ，其中，g为重力加速度，t为气体移动的时长，L为气体横向移动的距离，V为气体移动的速度，需要提高H2/H1的比值。

[0064] 请查阅图4，过滤装置8采用双层或多层金属过滤板时，例如过滤装置8包括第一过滤板82和第二过滤板83，第一过滤板82和第二过滤板83上均开设有过滤孔81，第一过滤板82和第二过滤板83的下部的厚度均大于上部的厚度。

[0065] 靠近进气区域的第一过滤板82的过滤孔81位置对应第二过滤板83上实体金属结构，使第一过滤板82有过滤孔81的位置对应第二过滤板83金属实体无过滤孔81的位置。第一过滤板82、第二过滤板83可以采用不同孔隙结构设置、也可以采用相同的孔隙结构，只要保证第一过滤板82和第二过滤板83空隙位置错开即可。

[0066] 为了增加过滤效果可以采用三级或多级（大于3）过滤板86结构，相邻过滤板86孔隙位置交错放置，孔隙结构设置可以相同也可以不相同，如采用ABA、ABC、ABAB、ABCA等设置方式。

[0067] 根据不同反应类型、反应速率需求、后续反应对离子过滤程度需求不同，可以设计不同的孔隙率或改变过滤板86的厚度：后续反应速率要求快（需要过滤后反应气体中的等离子体浓度高），后续反应受等离子体中离子影响小，则可以增大过滤板86的孔隙率或减小过滤板86厚度。

[0068] 任一单层过滤板86的孔隙率为0.2~0.8，上端厚度H1为2~10mm，下端厚度H2为3~30mm，H2/H1为1.2~5范围内，过滤孔81的直径d为0.5~10mm，H1/d≥3，以保证过滤效果。

[0069] 请查阅图5，也可以设计过滤装置8下部的过滤孔81向上倾斜设置，增加下部过滤孔81的长度，延长等离子体流经过滤装置8的路径，从而增强过滤效果。过滤孔81的倾斜角自下而上均匀减小，最下方过滤孔81的倾斜角θ大于30度，最上方过滤孔81水平设置，即倾斜角为0。

[0070] 过滤装置8采用单层金属过滤板时，过滤装置8的厚度H为8 50mm，过滤孔81的直径~d为0.5~15mm，孔隙率为0.3~0.8，H1/d≥2，以保证过滤效果。

[0071] 请查阅图6，过滤装置8也可以采用双层或多层金属过滤板，例如过滤装置8包括第三过滤板84和第四过滤板85，第三过滤板84和第四过滤板85上均开设有过滤孔81，第三过滤板84和第四过滤板85的下部的过滤孔81向上倾斜设置。同时，第三过滤板84上过滤孔81的出口与第四过滤板85上过滤孔81的入口交错设置。

[0072] 第三过滤板84和第四过滤板85可以采用不同孔隙结构设置、也可以采用相同的孔隙结构。任一单层过滤板86的孔隙率为0.1 0.8，厚度H为2 10mm，过滤孔81的直径d为0.5~ ~ ~10mm，H1/d≥3，以保证过滤效果。

[0073] 请查阅图7，横向等离子体发生室200水平放置，气体水平方向运动时，由于重力作用会逐渐下沉，过滤装置8设置考虑上述气体流动分布不均匀的影响，在过滤装置8进气口一侧设置导流结构87，使得过滤装置8任一上部区域过滤孔81与进气端的有效距离小于任一下部区域过滤孔81与进气端的有效距离。

[0074] 具体的，过滤装置8包括过滤板86和导流结构87，过滤板86开设有过滤孔81；导流结构87连接在过滤板86上进气的一侧，且位于相邻两个过滤孔81之间，导流结构87为三角柱，导流结构87用于引导气体向上移动、并进入过滤孔81。气体到达导流结构87时，向下沉降气体被导流结构87的斜面阻挡而重新向上移动，从而最终通过导流结构87移向上部的过滤孔81实现对等离子体的过滤。

[0075] 具体设置时，过滤板86纵向区域内均匀设置过滤孔81，即过滤孔81的直径均一且纵向区域孔隙率均匀设置，导流结构87设置在相邻过滤孔81之间，且上部导流结构87的横向长度大于下部任一导流结构87的横向长度，使得上部导流效果高于下部，从而减少气体向下沉降，而增加过滤均匀性。

[0076] 设置时可以考虑，最上层的导流结构87的长度/最下层的导流结构87的长度在1.510之间，最上层的导流结构87的长度为过滤板86厚度的1.5 6倍之间。
~ ~

[0077] 在其它实施例中，过滤装置8还可以采用设有过滤孔81的两层金属过滤板构成，任一过滤板86孔隙率为0.2 0.8，厚度H为2 10mm，孔直径d为0.5 10mm，H/d≥2，以保证过滤效~ ~ ~果。

[0078] 例如，过滤装置8包括进气方向依次为第五过滤板和第六过滤板，其中，第五过滤板为不均匀排布孔隙设置，可以是纵向方向下部的孔隙率小于上部的孔隙率，第六过滤板为均匀排布的孔隙，且要保证两过滤板孔隙交错排布，即靠近进气区域的第五过滤板的孔隙区域位置对应第六过滤板上实体金属结构，使第五过滤板有孔隙的位置对应第六过滤板金属实体无孔隙的位置等离子体经过。

[0079] 由于横向放置，等离子体到达第五过滤板时，下部等离子体浓度高于上部，由于第五过滤板下部孔隙率低于上部孔隙率，使得流过第五过滤板的等离子体实现重新均匀分布，再流过过滤孔81均匀设置的第六过滤板，达到进一步均匀滤除离子的效果。

[0080] 请查阅图8，为了提高过滤装置8下部的过滤效果，通过设置过滤装置8倾斜设置，过滤装置8上部向进气口51倾斜，下部向出气口52倾斜，即过滤装置8的上部相对于下部靠近进气口51，使得上部气体流过的路径较短，使得气体在重力作用沉降到底部前即到达过滤装置8，从而提高对于带电离子的过滤效果；过滤装置8的倾斜角度为30°‑80°之间，过滤装置8与电离区距离越长，则倾斜角度越小。

[0081] 请查阅图9，在其它实施例中，横向等离子体发生室200还可以包括分流板6，分流板6安装在腔体5内、且位于进气口51与感应线圈7之间。在感应线圈7的前方设置有分流板6，使进气在感应线圈7形成的电离区域内均匀分布、并电离，产生等离子体，同时能够避免气体从进气口51进入后快速从电离区离开导致电离效率较低。

[0082] 本实施例还提供一种多功能高温反应装置在SiC MOSFET制备中的应用，以获得具有低态密度的SiC/SiO2界面，包括以下步骤：

[0083] 步骤1：采用湿法化学方法清洗SiC晶片表面，去除有机杂质、金属颗粒等，并烘干SiC晶片表面；

[0084] 步骤2：将SiC晶片装入载片舟24，送入卧式高温反应腔室2并关闭密封，控制气源1向装置中通入纯氮气，并预热至200至300℃；

[0085] 步骤3：关闭N2，打开H2&N2混合气，启动射频电源模块4，进入横向等离子体发生室200的混合气在感应线圈7作用下，H2/N2在电离区电离，产生高浓度且均匀的等离子体。由于横向等离子体发生室200另一端与真空模块3连接，产生的等离子体在真空模块机械泵作用下经过过滤装置8不断向出气口52方向移动。

[0086] 在经过特殊设置的过滤装置8时，等离子体中的离子（氮离子、氢离子等）会被过滤去除，从而避免其进入卧式高温反应腔室2对晶片表面造成损伤。剩余的活性自由基（H*&N*）可以穿过过滤装置8并进入卧式高温反应腔室2。在卧式高温反应腔室2中活性自由基扩散到SiC晶片表面，修补SiC晶片表层的悬挂键及缺陷。

[0087] 步骤4：在纯氮气氛下，卧式高温反应腔预升温至800‑1100℃。

[0088] 步骤5：关闭N2，通入O2，开启射频电源，在感应线圈7作用下O2电离产生含氧活性基的等离子体，与步骤3类似，产生的氧等离子体经过滤装置8去除O离子后，含氧活性自由基的等离子体进入卧式高温反应腔室2，并扩散至SiC晶片表面，与SiC晶片进行反应将其氧化生成SiO2薄层。

[0089] 步骤6：氧化完成后，保持温度不变，关闭通入气体，保持真空泵开启，在真空状态下对SiC晶片进行退火处理；

[0090] 步骤7：降温过程：退火完成后，通入纯氮气在保护氛围下降温至300℃，然后冷却至室温，缓慢取出载片舟24，即可获得SiC/SiO2。

[0091] 本实施例提供的多功能高温反应装置100和SiC MOSFET的制备方法的有益效果包括：

[0092] 1.可以实现对SiC晶片表面的等离子体处理，改善SiC表面特性、去除表面杂质，同时可以实现对SiC的高温氧化过程，以制备缺陷少、态密度低的SiC/SiO2界面；与传统热氧化再进行界面钝化工艺相比，可以在一个装置中即实现SiC表面处理以及SiC热氧化步骤，获得态密度低的SiC/SiO2界面，简化工艺步骤，提高效率，还可以避免在多个装置间转移时造成样品额外污染；

[0093] 2.为了降低等离子体处理过程中带电离子对于SiC晶片的损伤，本实施例在横向等离子体发生室200中设置了过滤装置8，并针对过滤装置8进行了设计，以减少到达SiC表面进行氧化反应的等离子体中的带电离子，从而降低等离子体中的带电离子对SiC表面带来的损伤，进一步减小界面态密度。

[0094] 以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。