用于碳化硅外延生长的行星旋转装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及碳化硅外延生长技术，尤其涉及一种用于碳化硅外延生长的行星旋转装置。
【背景技术】
[0002]目前，功率器件正在朝第三代半导体器件发展，碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料的典型代表是目前发展比较成熟的宽带隙半导体材料之一，与Si和GaAs为代表的传统第一代和第二代半导体材料相比，具有宽带隙、高击穿场强、高热导率、高饱和电子漂移速度和高键合能等优点，是解决高速、高温、大功率、极端环境等方面具有很大潜力的半导体材料，能有效的解决在第一、二代半导体中存在的温度和功率等问题。
[0003]SiC外延生长方法目前主要有三种:化学气相淀积(CVD)、分子束外延生长(MBE)和液相外延生长(LPE)。通常来讲，MBE法得到的SiC晶体体质量最好，CVD和LPE法次之。按照生长速率来比较，MBE和LPE速率很低，不容易实现大批量生产。CVD法得到的SiC同质外延材料质量高，可直接用于器件制造；同时CVD系统没有MBE系统复杂，对真空度的要求也没有MBE系统高，非常适合于高质量SiC同质外延薄膜的生长，而且CVD法的生长速率比较高。本发明就是应用于CVD法外延生长碳化硅的工艺设备中。
[0004]碳化硅外延是目前电力电子行业功率器件制造不可缺少工艺之一。碳化硅外延设备不但器件制造厂商需要，材料制造厂商也需要，应用非常广泛。碳化硅外延工艺原理是，将工艺气体硅烷和丙烷送入工艺腔室，工艺腔室内有装晶片的工件载板，晶片放在工件载板上，工件载板放在行星盘上并随行星盘一起被加热至1600°C以上的高温，硅烷和丙烷送入工艺腔室后，在晶片上方的高温区分解成单质硅和碳，由于原子的自然取向特性，在晶片表面化合生成碳化硅并吸附在晶片表面，生成一层碳化硅单质层，且其晶格取向、结构与原碳化硅晶格的一致，但外延层内的杂质、缺陷密度非常低且可控，其掺杂浓度、掺杂类型也是可控的，也就是说生长了一层质量非常好的碳化硅单质层，这就大大方便了后续器件制造工艺的布局。
[0005]晶片上温度均匀性对外延片的质量起作决定性的作用，晶片转动是保证温度均匀性的有效方法之一。常规的行星运动有两种，一种是机械传动，采用中心轴支撑，齿轮传动。此法存在两个缺点，一是高温下齿轮会发生热膨胀，造成载片盘转动不灵活甚至不能转动，二是支撑轴将会带走大量热量，造成晶片中心温度偏低，晶片表面温度均匀性差。第二种是气浮传动。这种方法解决了齿轮传动在高温下卡死的问题，但由于它是利用气体流动产生的摩擦力带动工件载板旋转，它是在工件载板下方的行星盘上加工形状复杂的气体流动的导流槽，气体在导流槽内流动时与工件载板底面产生摩擦，由于摩擦力的作用使工件载板旋转。首先由于反应室内气流场、热场的作用，带动工件载板旋转的气体会不稳定，其摩擦力会发生变化，从而导致工件载板旋转不平稳甚至转不动；其次，决定气体流动路径的导流槽非常关键，导流槽轨迹为纺锤流线型，其设计、制造都非常难，导流槽的加工需用到五轴数控加工中心。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低廉、易于成型、可大大提高旋转平稳性和连续性的用于碳化硅外延生长的行星旋转装置。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种用于碳化硅外延生长的行星旋转装置，包括底座、中心转轴和行星盘，所述中心转轴装设于底座上，所述行星盘装于中心转轴上并可随中心转轴转动，所述行星盘沿周向布设有多个工件载板，所述底座、中心转轴和行星盘上开设有用于与各工件载板外周连通并在通气后驱使各工件载板自转的进气腔道。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进:
所述工件载板为圆形结构，工件载板的沿其外圆底部均匀间隔开设有多个与进气腔道相通的受力槽。
[0009]所述受力槽朝工件载板自转方向倾斜布置。
[0010]所述工件载板顶部设有用于承载碳化硅的承载槽。
[0011]所述工件载板底部通过载板轴与行星盘连接。
[0012]所述中心转轴顶部设有中心支架，所述行星盘装于中心支架上。
[0013]所述行星盘顶面中心处设有用于密封的密封板。
[0014]与现有技术相比，本发明的优点在于:
本发明的用于碳化硅外延生长的行星旋转装置，底座、中心转轴和行星盘上开设有用于与各工件载板外周连通并在通气后驱使各工件载板自转的进气腔道。工作时，碳化硅晶片承载在工件载板上，行星盘带动各工件载板随中心转轴转动，而气体经进气腔道对工件载板外周进行喷射，工件载板受喷射气压会产生自转从而带动碳化硅晶片自转。较传统结构而言，该进气腔道的结构非常简单、易于成型，大大降低了设计和制造成本；较传统的气浮传动而言，该结构采用气体直接驱动工件载板旋转，其气体流量、压力可人为控制，稳定性高，大大提高了工件载板旋转的平稳性和连续性，使得整个碳化硅晶片表面的温度更加均匀，从而保证了外延层的厚度均匀性。
【附图说明】
[0015]图1是本发明用于碳化硅外延生长的行星旋转装置的截面结构示意图。
[0016]图2是本发明用于碳化硅外延生长的行星旋转装置的俯视结构示意图。
[0017]图3是图2的A-A剖视结构示意图。
[0018]图4是本发明用于碳化硅外延生长的行星旋转装置中工件载板的截面结构示意图。
[0019]图5是本发明用于碳化硅外延生长的行星旋转装置中工件载板的仰视结构示意图。
[0020]图6是图5的B-B剖视结构示意图。
[0021]图中各标号表不:
1、底座；2、中心转轴；21、中心支架；3、行星盘；31、载板轴；32、密封板；4、工件载板；41、受力槽；42、承载槽；5、进气腔道