[发明专利]一种圆桶形对称多片碳化硅外延生长反应管结构

权利要求书

1.一种圆桶形对称多片碳化硅外延生长反应管，其特征在于，包括：

衬底竖直放置于石墨桶的表面，生长用的碳源及硅源分开从各自源管通过喷咀喷向衬底的表面进行生长；源管的喷孔距衬底表面距离小于30mm；反应室底部内置电机，上部桶支撑在电机及旋转齿轮带动下绕中心轴旋转；不锈钢基座与桶支撑间隙处设有轴承，整个石墨桶放置于桶支撑的上面，石墨桶绕中心对称轴旋转；石英管外的加热线圈及保温套，通过电磁感应对石墨桶进行加热；生长后的废气通过石墨桶底部的尾气口抽走；石墨桶外设置有石英管，石英管上部设有上盖板，与上隔热板通过上盖挂卡固定连接，不锈钢基座设置有下隔热及装卸卡，便于机械手操作；

源管与隔热管同轴设置，每根隔热管内均插入一根源管；隔热管之间彼此紧贴，从而隔开石墨桶对外的热辐射并保护石英管的内表面免受反应物的沉积；源管包括碳源管和硅源管，隔热管、碳源管、硅源管依次排列；源管与隔热管均插入不锈钢基座内，不锈钢基座与反应室底部接触；

还包括制备所述圆桶形对称多片碳化硅外延生长反应管的工艺，具体包括如下步骤：

S1.碳源及硅源，用载气分别从碳源管及硅源管的若干个小喷孔喷出到衬底的表面进行高温生长，废气从尾气口排出；

S2.生长完成后，轨道小车载着机械手沿着滑轨来到反应管位置，移走反应管上盖板，并将上盖板放置在出料LoadLock的支架上，随后机械手再将不锈钢基座上的整个反应管主体取出，也放到出料LoadLock内；

S3.接着，机械手从进料LoadLock中取出另一套反应管主体放入石英管进行新一炉的生长；

S4.生长前机械手上绑定的标准温度发生器，对光学测温进行自动校温；

S5.当新一炉开始生长后，操作人员从出料LoadLock取出外延片，并拆开反应管主体，含全部的隔热管、硅源管及碳源管，逐件进行机械清理；随后将整个反应管主体中的非金属耐高温绝缘件进行炉外真空高温清理；

S6.清理完成后，重新装上新的衬底，并送入进料LoadLock中备用；机械手在不锈钢惰性气室内移动，自动完成各种操作。

2.根据权利要求1所述的一种圆桶形对称多片碳化硅外延生长反应管，其特征在于：所述石墨桶由载片桶、上石墨桶、下石墨桶组成，载片桶的表面均匀切出n₁个平面，每个平面上可放置n₂片衬底，这样，一次能生长n₁*n₂片SiC外延片。

3.根据权利要求1所述的一种圆桶形对称多片碳化硅外延生长反应管，其特征在于：隔热管外表部分磨平或彼此相嵌，用于增强隔热效果，减少石英管内表面的淀积。

4.根据权利要求1所述的一种圆桶形对称多片碳化硅外延生长反应管，其特征在于：还包括测温护导管，用于充气保护其内部的透明导光柱，从导光柱来的光信号再通过光学测温，变成电信号，最后用于测温及控温；测温时，为消除光学表面沉积对测量的影响，使用双波长测温；机械手上绑定的标准温度发生器由红外发光二极模拟黑体辐射而成，用于每炉自动校温，采用自身电池供电，依靠机械手带入到设定位置，对光学测量进行生长前的自动校正。

5.根据权利要求1所述的一种圆桶形对称多片碳化硅外延生长反应管，其特征在于：隔热管与石英管之间再加一桶形隔热内衬，用于减少反应物在石英管上面的淀积。

6.根据权利要求1所述的一种圆桶形对称多片碳化硅外延生长反应管，其特征在于：还包括激光干涉膜厚在线监测仪，透过石英管，在线监测蓝宝石模板上的SiC薄膜生长情况，进而监测碳化硅衬底上，外延层的生长情况。

7.根据权利要求1所述的一种圆桶形对称多片碳化硅外延生长反应管，其特征在于：隔热管的上半部加工成半管，喷咀安装在半管上面；对隔热管保护气、反应源及载气的流经气体类型进行调整 。