CN105386121A - 用于碳化硅外延生长的行星旋转装置 - Google Patents

用于碳化硅外延生长的行星旋转装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105386121A
CN105386121A CN201510686783.8A CN201510686783A CN105386121A CN 105386121 A CN105386121 A CN 105386121A CN 201510686783 A CN201510686783 A CN 201510686783A CN 105386121 A CN105386121 A CN 105386121A
Authority
CN
China
Prior art keywords
planetary
support plate
workpiece support
silicon carbide
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510686783.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105386121B (zh
Inventor
陈特超
胡凡
程文静
陈庆广
舒勇东
毛朝斌
龙长林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 48 Research Institute
Original Assignee
CETC 48 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 48 Research Institute filed Critical CETC 48 Research Institute
Priority to CN201510686783.8A priority Critical patent/CN105386121B/zh
Publication of CN105386121A publication Critical patent/CN105386121A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105386121B publication Critical patent/CN105386121B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/12—Substrate holders or susceptors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明公开了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，中心转轴装设于底座上，行星盘装于中心转轴上并可随中心转轴转动，行星盘沿周向布设有多个工件载板，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。该装置具有结构简单、成本低廉、易于成型、可大大提高旋转平稳性和连续性的优点。

Description

用于碳化硅外延生长的行星旋转装置
技术领域
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
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。
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。
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℃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。
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
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。
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。
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。
所述受力槽朝工件载板自转方向倾斜布置。
所述工件载板顶部设有用于承载碳化硅的承载槽。
所述工件载板底部通过载板轴与行星盘连接。
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。
所述行星盘顶面中心处设有用于密封的密封板。
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
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。
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。
图3是图2的A-A剖视结构示意图。
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。
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。
图6是图5的B-B剖视结构示意图。
图中各标号表示：
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。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1至图6示出了本发明用于碳化硅外延生长的行星旋转装置的一种实施例，包括底座1、中心转轴2和行星盘3，中心转轴2装设于底座1上，行星盘3装于中心转轴2上并可随中心转轴2转动，行星盘3沿周向布设有多个工件载板4，底座1、中心转轴2和行星盘3上开设有用于与各工件载板4外周连通并在通气后驱使各工件载板4自转的进气腔道5。工作时，碳化硅晶片承载在工件载板4上，行星盘3带动各工件载板4随中心转轴2转动，而气体经进气腔道5对工件载板4外周进行喷射，工件载板4受喷射气力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5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4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4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，保证了外延层的厚度均匀性。
本实施例中，工件载板4为圆形结构，工件载板4的沿其外圆底部均匀间隔开设有多个与进气腔道5相通的受力槽41。该结构中，受力槽41分布在外圆底部与进气腔道5相通，当气体喷出后，会遇到工件载板4圆周上的受力槽41，在气力作用下推动工件载板4均匀旋转，由于气力作用点在工件载板4的外圆周处，其力臂最大，只需很小的气力即可获得大的力矩，只需很小的力即可使工件载板4转动，其结构简单、降低了能耗、设计非常巧妙。
本实施例中，受力槽41朝工件载板4自转方向倾斜布置。这样设置，增大了受力槽41与气体的接触面积，即增大了受力槽41的受力面积，进一步提高了工件载板4旋转的可靠性和稳定性。
本实施例中，工件载板4顶部设有用于承载碳化硅的承载槽42。该承载槽42刚好放置碳化硅晶片，一方面起到承载碳化硅晶片的作用，另一方面，对碳化硅晶片起到固定约束的作用。
本实施例中，工件载板4底部通过载板轴31与行星盘3连接。该载板轴31固装在行星盘3上，工件载板4套装在载板轴31上，通过气体的驱动作用绕载板轴31旋转，其结构简单、易于实现。
本实施例中，中心转轴2顶部设有中心支架21，行星盘3装于中心支架21上。行星盘3通过中心支架21这样一个“中间件”安装在中心转轴2上，便于行星盘3的安装固定，也不会损坏中心转轴2，提高了中心转轴2使用寿命。
本实施例中，行星盘3顶面中心处设有用于密封的密封板32。该结构中，行星盘3中心处为操作孔结构，便于中心转轴2、中心支架21以及行星盘3之间的安装定位，再用密封板32对操作孔结构进行密封，保证通气驱动时不会出现跑气现象，其结构简单实用。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种用于碳化硅外延生长的行星旋转装置，其特征在于：包括底座（1）、中心转轴（2）和行星盘（3），所述中心转轴（2）装设于底座（1）上，所述行星盘（3）装于中心转轴（2）上并可随中心转轴（2）转动，所述行星盘（3）沿周向布设有多个工件载板（4），所述底座（1）、中心转轴（2）和行星盘（3）上开设有用于与各工件载板（4）外周连通并在通气后驱使各工件载板（4）自转的进气腔道（5）。
2.根据权利要求1所述的用于碳化硅外延生长的行星旋转装置，其特征在于：所述工件载板（4）为圆形结构，工件载板（4）的沿其外圆底部均匀间隔开设有多个与进气腔道（5）相通的受力槽（41）。
3.根据权利要求2所述的用于碳化硅外延生长的行星旋转装置，其特征在于：所述受力槽（41）朝工件载板（4）自转方向倾斜布置。
4.根据权利要求3所述的用于碳化硅外延生长的行星旋转装置，其特征在于：所述工件载板（4）顶部设有用于承载碳化硅晶片的承载槽（42）。
5.根据权利要求4所述的用于碳化硅外延生长的行星旋转装置，其特征在于：所述工件载板（4）底部通过载板轴（31）与行星盘（3）连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于碳化硅外延生长的行星旋转装置，其特征在于：所述中心转轴（2）顶部设有中心支架（21），所述行星盘（3）装于中心支架（21）上。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的用于碳化硅外延生长的行星旋转装置，其特征在于：所述行星盘（3）顶面中心处设有用于密封的密封板（32）。
8.根据权利要求6所述的用于碳化硅外延生长的行星旋转装置，其特征在于：所述行星盘（3）顶面中心处设有用于密封的密封板（32）。
CN201510686783.8A 2015-10-22 2015-10-22 用于碳化硅外延生长的行星旋转装置 Active CN105386121B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510686783.8A CN105386121B (zh) 2015-10-22 2015-10-22 用于碳化硅外延生长的行星旋转装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510686783.8A CN105386121B (zh) 2015-10-22 2015-10-22 用于碳化硅外延生长的行星旋转装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105386121A true CN105386121A (zh) 2016-03-09
CN105386121B CN105386121B (zh) 2018-05-15

Family

ID=55418870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510686783.8A Active CN105386121B (zh) 2015-10-22 2015-10-22 用于碳化硅外延生长的行星旋转装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105386121B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106435719A (zh) * 2016-12-21 2017-02-22 东莞市天域半导体科技有限公司 一种卫星盘自转的SiC外延生长主盘结构
CN106948002A (zh) * 2017-03-15 2017-07-14 南京国盛电子有限公司 电磁感应加热外延炉的双面基座结构
CN110670127A (zh) * 2019-09-27 2020-01-10 西安奕斯伟硅片技术有限公司 一种晶圆外延设备
CN111793822A (zh) * 2020-07-30 2020-10-20 季华实验室 一种行星式mocvd旋转装置
WO2021119900A1 (zh) * 2019-12-16 2021-06-24 东莞市中镓半导体科技有限公司 用于GaN材料生长的气动托盘
CN115652417A (zh) * 2022-12-28 2023-01-31 埃特曼(苏州)半导体技术有限公司 优化薄膜外延生长均匀性的装置、方法及外延生长设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1777707A (zh) * 2004-06-09 2006-05-24 Etc外延技术中心有限公司 用于处理装置的支承系统
CN102199761A (zh) * 2011-05-10 2011-09-28 绿种子能源科技股份有限公司 薄膜沉积装置
US20110303154A1 (en) * 2010-06-15 2011-12-15 Kim Young-Ki Susceptor and chemical vapor deposition apparatus including the same
CN202090100U (zh) * 2011-05-23 2011-12-28 东莞市天域半导体科技有限公司 一种行星式外延生长设备中的托盘装置
CN102492938A (zh) * 2011-12-30 2012-06-13 东莞市中镓半导体科技有限公司 一种单接触式自转公转基舟
CN102758192A (zh) * 2012-06-05 2012-10-31 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种半导体外延片载片盘及其支撑装置及mocvd反应室
CN103726103A (zh) * 2012-10-10 2014-04-16 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 一种反应腔室
CN104046962A (zh) * 2014-06-04 2014-09-17 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种轴向气力驱动行星旋转装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1777707A (zh) * 2004-06-09 2006-05-24 Etc外延技术中心有限公司 用于处理装置的支承系统
US20110303154A1 (en) * 2010-06-15 2011-12-15 Kim Young-Ki Susceptor and chemical vapor deposition apparatus including the same
CN102199761A (zh) * 2011-05-10 2011-09-28 绿种子能源科技股份有限公司 薄膜沉积装置
CN202090100U (zh) * 2011-05-23 2011-12-28 东莞市天域半导体科技有限公司 一种行星式外延生长设备中的托盘装置
CN102492938A (zh) * 2011-12-30 2012-06-13 东莞市中镓半导体科技有限公司 一种单接触式自转公转基舟
CN102758192A (zh) * 2012-06-05 2012-10-31 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种半导体外延片载片盘及其支撑装置及mocvd反应室
CN103726103A (zh) * 2012-10-10 2014-04-16 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 一种反应腔室
CN104046962A (zh) * 2014-06-04 2014-09-17 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种轴向气力驱动行星旋转装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106435719A (zh) * 2016-12-21 2017-02-22 东莞市天域半导体科技有限公司 一种卫星盘自转的SiC外延生长主盘结构
CN106948002A (zh) * 2017-03-15 2017-07-14 南京国盛电子有限公司 电磁感应加热外延炉的双面基座结构
CN106948002B (zh) * 2017-03-15 2019-07-09 南京国盛电子有限公司 电磁感应加热外延炉的双面基座结构
CN110670127A (zh) * 2019-09-27 2020-01-10 西安奕斯伟硅片技术有限公司 一种晶圆外延设备
CN110670127B (zh) * 2019-09-27 2021-03-02 西安奕斯伟硅片技术有限公司 一种晶圆外延设备
WO2021119900A1 (zh) * 2019-12-16 2021-06-24 东莞市中镓半导体科技有限公司 用于GaN材料生长的气动托盘
CN111793822A (zh) * 2020-07-30 2020-10-20 季华实验室 一种行星式mocvd旋转装置
CN115652417A (zh) * 2022-12-28 2023-01-31 埃特曼(苏州)半导体技术有限公司 优化薄膜外延生长均匀性的装置、方法及外延生长设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN105386121B (zh) 2018-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105386121A (zh) 用于碳化硅外延生长的行星旋转装置
JP6384842B2 (ja) 昇華法を用いて炭化珪素結晶体を高速に製造する装置とその方法
TWI486480B (zh) Pallet devices, reaction chambers and metal organic compounds Chemical vapor deposition (MOCVD) equipment
CN110129768B (zh) 一种用于金属有机物化学气相沉积的承载盘
CN202465868U (zh) 石墨盘、具有上述石墨盘的反应腔室
CN104302807A (zh) 用于化学汽相沉积的具有铁磁流体密封件的转盘反应器
CN110438473B (zh) 一种化学气相沉积装置及方法
CN104862667B (zh) 对称的气相沉积设备的反应腔体
CN202347096U (zh) 一种气相沉积设备
CN102630194A (zh) 用于适应性抛光的方法和设备
CN102154690A (zh) 行星式外延生长设备中托盘的构成方法和装置
CN111607784B (zh) 引流旋转式基片承载装置及气相外延设备
CN103726103A (zh) 一种反应腔室
CN102347258B (zh) 一种用于半导体外延系统的基座
CN104465363A (zh) 一种利用合成树脂锡盘的碳化硅单晶片化学机械抛光方法
CN203947179U (zh) 外延生长用晶片载盘
CN103160814B (zh) 反应室及其气流控制方法
CN212553303U (zh) 一种改变SiC晶片翘曲度的抛光装置
CN104046962B (zh) 一种轴向气力驱动行星旋转装置
CN102644106B (zh) 一种单片炉外延层厚度均匀性生长的控制方法
TW201301421A (zh) 用於形成薄膜的方法及旋轉系統
CN211848131U (zh) 一种石墨盘
CN105803425B (zh) 金属有机化合物气相沉积反应装置的反应基座
JP2012044195A (ja) 気相成長方法
CN205488070U (zh) 具有多个凹穴配置的晶片载体

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant