一种卫星盘自转的SiC外延生长主盘结构的制作方法

本发明涉及制造碳化硅外延晶片用高温设备技术领域，特指一种卫星盘自转的SiC外延生长主盘结构。

背景技术：
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大面积、高质量SiC(碳化硅)外延生长是新一代宽禁带SiC功率半导体制造的一项关键技术，是SiC功率半导体进行产业化制造的最小尺寸，它代表了目前SiC外延技术的主流与发展方向。

国际上的三家主要SiC外延设备供应商分别是德国Aixtron公司、意大利LPE公司和日本TEL公司，在其提供的商用SiC外延设备中，外延生长室分别采用了不锈钢6英寸多片(6片和8片)“温壁”结构、水平式石英管6英寸单片“热壁”结构、和水平式石英管6英寸三片“热壁”结构。我们知道SiC半导体主要用于制造高压功率器件，因而需要较厚的SiC外延层厚度，生长室具有“热壁”结构的SiC外延设备是6英寸高质量SiC外延晶片材料生长的主要设备。

虽然单片6英寸SiC外延生长系统可以获得较高质量的SiC厚外延层材料，如较低的表面缺陷密度，10kV与20kV级SiC功率器件用100微米与200微米厚漂移层材料、较低的表面粗糙度、较高的载流子寿命等，但其产能比较有限。为了满足高压、超高压SiC功率器件的批量制造能力，需要增加更多的单片SiC外延设备机台数量，从而造成固定资产投入的大幅度增加。显然，具有“热壁”生长室结构的商用3片6英寸SiC外延生长设备，在提高产能方面体现出极大的优越性。

然而，日本TEL公司提供的3片6英寸SiC外延生长设备存在一个最大的弱点，即3片6英寸SiC晶片没有自旋转功能，只有主盘能够旋转。但是，由于高压、超高压SiC功率器件在工业、新能源、轨道交通、电网等领域具有广泛的应用前景，而这些应用对于器件的一致性常常有非常高的要求，这就使得用于器件制造的SiC外延材料具有非常高的均匀性，不但要求片内具有较高的均匀性(厚度与掺杂浓度)，而且也要求片间具有较高的均匀性。

因此，需要增加SiC外延生长用主盘内卫星盘的自旋转功能，以便进一步有效提高SiC外延晶片材料的均匀性。

有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。

技术实现要素：
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本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种卫星盘自转的SiC外延生长主盘结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该卫星盘自转的SiC外延生长主盘结构包括：主转动盘，该主转动盘上开设有若干托盘槽；若干用于承载SiC晶片的卫星盘，其以可转动的方式安装于该主转动盘的托盘槽中；支撑杆，其上端与主转动盘固定；所述主转动盘中设置有若干分别位于托盘槽下方的隧道，且该主转动盘底部设置有贯穿隧道的垂直孔道，所述支撑杆中设置的贯穿的腔道与垂直孔道对接，所述托盘槽底部向下开设有至少两个倾斜状态并与隧道连通的倾斜孔；该腔道与垂直孔道、隧道及倾斜孔形成连通托盘槽的气通道，该气通道流入气体后，气体通过倾斜孔后驱动卫星盘自转。

进一步而言，上述技术方案中，所述卫星盘下端面中心位置成型有支轴，所述托盘槽底部中心位置设置有轴孔，该支轴嵌入轴孔中。

进一步而言，上述技术方案中，所述托盘槽的数量为三个，其沿夹角为120°的三个径向方向且距主转动盘中心等距的位置设置。

进一步而言，上述技术方案中，所述隧道的数量为三个，其沿夹角为120°的三个径向方向设置，并与所述托盘槽底面平行，该隧道深度小于主转动盘半径；所述垂直孔道设置于主转动盘中心位置，并与三个隧道均连通。

进一步而言，上述技术方案中，所述主转动盘底部中心位置成型有一凸座，该凸座设置有与垂直孔道连通的螺纹孔；所述支撑杆上端外围设置有螺纹，以此螺旋固定于该凸座的螺纹孔中。

进一步而言，上述技术方案中，所述倾斜孔数量为两个，其沿主转动盘的直径方向设置。

进一步而言，上述技术方案中，所述的卫星盘是一薄圆形盘，在其表面开设有用于放置SiC晶片的圆形槽，该圆形槽的深度大于SiC晶片的厚度。

进一步而言，上述技术方案中，所述腔道的直径大小与所述垂直孔道的直径大小相同。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：本发明使用时，将SiC晶片置于卫星盘上的圆形槽内，再将该三个卫星盘分别放置在主转动盘表面上的三个托盘槽内，主转动盘的转动来自于与支撑杆相连接的位于真空腔室外的步进电机的转动。于此同时，对支撑杆的腔道通入气体，随后该气体依次主转动盘的垂直孔道、隧道及倾斜孔，并通过倾斜孔流入托盘槽，以此可使卫星盘相对托盘槽悬浮，且气体通过倾斜孔后形成倾斜的气流可驱动该卫星盘自行转动，以实现卫星盘自转之功效，以此有利于提高6英寸的SiC晶片外延生长包括厚度与掺杂浓度在内的片内均匀性和片间均匀性，即可使SiC外延材料具有非常高的均匀性，可满足不同的使用要求，以此可使本发明具有极强的市场竞争力。

附图说明：

图1是本发明的主视图；

图2是图1沿A-A向的剖视图；

图3是图2的分解图；

图4是本发明中卫星盘与SiC晶片的装配图；

图5是本发明中主转动盘的主视图。

附图标记说明：

1主转动盘 11托盘槽 111轴孔

12隧道 13垂直孔道 14倾斜孔

15凸座 151螺纹孔 2卫星盘

21支轴 3支撑杆 31腔道

4SiC晶片

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。

见图1-5所示，为一种卫星盘自转的SiC外延生长主盘结构，其包括：主转动盘1、若干安装于主转动盘1中并用于承载SiC晶片4的卫星盘2以及固定于主转动盘1下端的支撑杆3，该卫星盘2可自转。

所述主转动盘1为圆形盘，该主转动盘1上开设有若干托盘槽11；具体而言，所述托盘槽11的数量为三个，其沿夹角为120°的三个径向方向且距主转动盘1中心等距的位置设置。

所述卫星盘2用于承载SiC晶片4，其以可转动的方式安装于该主转动盘1的托盘槽11中。具体而言，所述主转动盘1中设置有若干分别位于托盘槽11下方的隧道12，且该主转动盘1底部设置有贯穿隧道12的垂直孔道13，所述托盘槽11底部向下开设有至少两个倾斜状态并与隧道12连通的倾斜孔14。与之对应的，所述支撑杆3中设置的贯穿的腔道31与垂直孔道13对接，所述腔道31的直径大小与所述垂直孔道13的直径大小相同，该腔道31与垂直孔道13、隧道12及倾斜孔14形成连通托盘槽11的气通道，该气通道流入气体后，气体通过倾斜孔14后驱动卫星盘2自转，也就是说，气通道通气后以气悬浮机理使卫星盘2相对托盘槽11悬浮，且气体通过倾斜孔14后形成倾斜的气流，该倾斜的气流可驱动该卫星盘2自行转动，以实现卫星盘2自转之功效。

所述隧道12的数量为三个，其沿夹角为120°的三个径向方向设置，并与所述托盘槽11底面平行，该隧道12深度小于主转动盘1半径；所述垂直孔道13设置于主转动盘1中心位置，并与三个隧道均连通。

于本实施例中，所述倾斜孔14数量为两个，其沿主转动盘1的直径方向设置。

所述卫星盘2下端面中心位置成型有支轴21，所述托盘槽11底部中心位置设置有轴孔111，该支轴21嵌入轴孔111中，以致该支轴21形成一个支点以支撑卫星盘2相对主转动盘1转动。

所述的卫星盘2是一薄圆形盘，在其表面开设有用于放置SiC晶片4的圆形槽22，该圆形槽22的深度大于SiC晶片4的厚度。

所述支撑杆3上端与主转动盘1固定；具体而言，所述主转动盘1底部中心位置成型有一凸座15，该凸座15设置有与垂直孔道13连通的螺纹孔151；所述支撑杆3上端外围设置有螺纹，以此螺旋固定于该凸座15的螺纹孔151中。

所述主转动盘1的转动来自于与支撑杆3相连接的位于真空腔室外的步进电机的转动，也就是说，主转动盘1通过步进电机驱动支撑杆3转动而转动。

所述SiC晶片4为6英寸SiC晶片。

本发明使用时，将SiC晶片4置于卫星盘2上的圆形槽22内，再将该三个卫星盘2分别放置在主转动盘1表面上的三个托盘槽11内，主转动盘1的转动来自于与支撑杆3相连接的位于真空腔室外的步进电机的转动。于此同时，对支撑杆的腔道通入气体，随后该气体依次主转动盘1的垂直孔道13、隧道12及倾斜孔14，并通过倾斜孔14流入托盘槽11，以此可使卫星盘2相对托盘槽11悬浮，且气体通过倾斜孔14后形成倾斜的气流可驱动该卫星盘2自行转动，以实现卫星盘2自转之功效，以此有利于提高6英寸的SiC晶片外延生长包括厚度与掺杂浓度在内的片内均匀性和片间均匀性，即可使SiC外延材料具有非常高的均匀性，可满足不同的使用要求，以此可使本发明具有极强的市场竞争力。

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。