用于SiC高温氧化工艺的工艺腔室及热处理炉制造技术

本发明专利技术提供一种用于SiC高温氧化工艺的工艺腔室及热处理炉，该工艺腔室包括：筒状隔热装置，内部具有封闭的隔热空间；隔热板组件，包括多个沿竖直方向叠置在一起的隔热板；隔热板组件邻接设置在筒状隔热装置的上方；以及工艺舟，用于承载被加工工件；工艺舟邻接设置在隔热板组件的上方。本发明专利技术提供的用于SiC高温氧化工艺的工艺腔室，其不仅具有较高的使用温度、较小的炉腔体积，而且可以简化设备整体结构。

Process chamber and heat treatment furnace for SiC high temperature oxidation process

【技术实现步骤摘要】
用于SiC高温氧化工艺的工艺腔室及热处理炉
本专利技术涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种用于SiC高温氧化工艺的工艺腔室及热处理炉。
技术介绍
SiC材料具有宽带隙、高饱和漂移速度、高热导率、高临界击穿电场等突出优点，属第三代半导体材料，适合制备高功率、高频、高压、高温、抗辐照电子器件。SiC材料是唯一可以直接氧化生长SiO2薄膜的宽禁带半导体，最常用的方法是采用高温干氧或湿氧的热氧化方法来生长SiO2薄膜，并且热氧化工艺获得SiO2薄膜和界面特性的质量是最好的。SiC高温氧化工艺的温度高达1500℃，常规高温设备无法满足工艺要求。目前业内利用高温氧化炉进行SiC片的高温氧化工艺，高温氧化炉是SiC器件集成电路生产线的关键工艺设备。现有的一种高温退火炉的最高温度为1950℃，使用温度较低，不利于离子激活，器件电学性能不易提高。同时，工艺腔内的隔热挡板数量很多，腔室容积较大，不利于腔室工艺温度均匀性、气密性、洁净度等关键指标控制。此外，对进气管路的冷却的过渡结构冗长，不利于设备整体优化。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种用于SiC高温氧化工艺的工艺腔室及热处理炉，其不仅具有较高的使用温度、较小的炉腔体积，而且可以简化设备整体结构。为实现本专利技术的目的而提供一种用于SiC高温氧化工艺的工艺腔室，包括：筒状隔热装置，内部具有封闭的隔热空间；隔热板组件，包括多个沿竖直方向叠置在一起的隔热板；所述隔热板组件邻接设置在所述筒状隔热装置的上方；以及工艺舟，用于承载被加工工件；所述工艺舟邻接设置在所述隔热板组件的上方。可选的，所述筒状隔热装置包括：石英筒，所述石英筒的上端和下端均为封闭端，内部形成封闭的所述隔热空间，且所述石英筒设有贯穿其上端和下端的穿孔；石英管，所述石英管密封穿设在所述石英筒的所述穿孔内；以及隔热材料，填充在所述石英管与所述石英筒之间的所述隔热空间内。可选的，所述工艺腔室还包括舟装卸法兰，所述舟装卸法兰密封抵靠在所述石英筒的下端，用于支撑所述筒状隔热装置、所述隔热板组件和所述工艺舟并能升降移动，进气管密封穿设在所述舟装卸法兰上并与所述石英管的内部连通。可选的，所述石英筒的下端设有过滤孔，所述过滤孔将所述隔热空间与所述石英筒的外部连通，且所述过滤孔内设有过滤器；所述舟装卸法兰内设有夹层管路，所述夹层管路的一端与所述过滤孔连通，所述夹层管路的另一端与第二抽气装置连通。可选的，所述石英筒的下端与所述舟装卸法兰之间设置有第四密封圈，所述第四密封圈环绕在所述过滤孔周围。可选的，所述石英筒的下端与所述舟装卸法兰之间还设置有第五密封圈，并且所述石英管的下端开口、所述过滤孔和所述第四密封圈均位于所述第五密封圈环绕的密封区域内。可选的，所述隔热板组件设置有贯穿每个所述隔热板厚度的通气孔，且所述通气孔与所述石英管的内部连通，用于将工艺气体输送至所述工艺舟所在区域。可选的，所述工艺腔室还包括：工艺管体，所述工艺管体的上端封闭，下端敞开；所述工艺管体的轴向竖直设置；内筒体，所述内筒体的上端和下端均敞开，且同轴设置在所述工艺管体内部；所述内筒体与所述工艺管体之间形成环形间隙；所述筒状隔热装置、所述隔热板组件和所述工艺舟能升入到所述内筒体内部；以及工艺管法兰，为环形结构；所述工艺管法兰与所述工艺管体的下端和所述内筒体的下端均密封连接；所述工艺管法兰的顶面设有向下凹陷的环形气槽，所述环形气槽与所述环形间隙对接连通；所述工艺管法兰内设有与所述环形气槽连通的横向气道，所述横向气道与第一抽气装置连通。可选的，所述工艺管法兰对接安装在炉筒法兰上；所述炉筒法兰为环形结构，固定安装在工艺管体上，所述炉筒法兰位于所述工艺管法兰的上方并围绕在所述工艺管体的外侧周围；所述工艺管法兰的顶面设有向上突出的环形凸缘，所述环形凸缘环绕在所述工艺管体的外侧周围；并且，在所述炉筒法兰的下表面设置有环形凹槽，所述环形凸缘伸入到所述环形凹槽中；所述环形凸缘的上表面、所述环形凹槽的与所述环形凸缘的上表面相对的表面以及所述工艺管体的外周壁共同构成环形空间，所述环形空间内设有第一密封圈。可选的，所述工艺管法兰与所述炉筒法兰内均设有环形冷却水道。可选的，在所述炉筒法兰中设置有测温套管，所述测温套管的检测端位于所述炉筒法兰的内周壁上，所述测温套管的另一端穿过所述炉筒法兰延伸出去；并且，在所述测温套管中设置有温度传感器。可选的，所述工艺管体、所述内筒体、所述隔热板组件以及所述筒状隔热装置均为圆柱体状，并且同轴线设置；所述隔热板组件的外缘与所述内筒体的内壁之间具有间隙，用于将工艺气体输送至所述工艺舟所在区域。作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种用于SiC高温氧化工艺的热处理炉，所述热处理炉包括本专利技术提供的上述工艺腔室。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的用于SiC高温氧化工艺的工艺腔室及热处理炉的技术方案中，工艺腔室包括筒状隔热装置，内部具有封闭的隔热空间；隔热板组件，包括多个沿竖直方向叠置在一起的隔热板；以及工艺舟，邻接设置在隔热板组件的上方。通过配合使用筒状隔热装置和隔热板组件，可以更有效地阻隔工艺舟所在区域内的高温辐射，从而可以提高工艺舟所在区域的使用温度达到2000℃以上，以满足高性能器件的工艺要求，而且筒状隔热装置和隔热板组件的体积较小，从而可以减小炉腔体积，简化设备整体结构。附图说明图1为本专利技术实施例提供的用于SiC高温氧化工艺的工艺腔室的剖视图；图2为本专利技术实施例采用的筒状隔热装置的剖视图；图3为图1中I区域的放大图；图4为本专利技术实施例采用的测温套管的结构图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的用于SiC高温氧化工艺的工艺腔室及热处理炉进行详细描述。请参阅图1，本专利技术实施例提供的用于SiC高温氧化工艺的工艺腔室，其包括筒状隔热装置5、隔热板组件和工艺舟3，其中，筒状隔热装置5的内部具有封闭的隔热空间。隔热板组件包括多个沿竖直方向叠置在一起的隔热板4，该隔热板组件邻接设置在筒状隔热装置5的上方。工艺舟3用于承载被加工工件，该工艺舟3邻接设置在隔热板组件的上方。通过配合使用筒状隔热装置5和隔热板组件，可以使腔室内的温度在竖直方向上呈阶梯分布，即，由下而上逐渐提高，例如，腔室在最下层的隔热板4以下的区域的温度为1300℃。由此，可以更有效地阻隔工艺舟3所在区域内的高温辐射，进而可以工艺舟3所在区域的使用温度提高到2000℃以上，以满足高性能器件的工艺要求，而且筒状隔热装置5和隔热板组件的体积较小，从而可以减小炉腔体积，简化设备整体结构。此外，由于上述筒状隔热装置5的隔热效果较好，可以在使用温度满足工艺要求的前提下，降低加热功率，从而可以降低工艺成本。在本实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于SiC高温氧化工艺的工艺腔室，其特征在于，包括：/n筒状隔热装置，内部具有封闭的隔热空间；/n隔热板组件，包括多个沿竖直方向叠置在一起的隔热板；所述隔热板组件邻接设置在所述筒状隔热装置的上方；以及/n工艺舟，用于承载被加工工件；所述工艺舟邻接设置在所述隔热板组件的上方。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于SiC高温氧化工艺的工艺腔室，其特征在于，包括：
筒状隔热装置，内部具有封闭的隔热空间；
隔热板组件，包括多个沿竖直方向叠置在一起的隔热板；所述隔热板组件邻接设置在所述筒状隔热装置的上方；以及
工艺舟，用于承载被加工工件；所述工艺舟邻接设置在所述隔热板组件的上方。


2.根据权利要求1所述的工艺腔室，其特征在于，所述筒状隔热装置包括：
石英筒，所述石英筒的上端和下端均为封闭端，内部形成封闭的所述隔热空间，且所述石英筒设有贯穿其上端和下端的穿孔；
石英管，所述石英管密封穿设在所述石英筒的所述穿孔内；以及
隔热材料，填充在所述石英管与所述石英筒之间的所述隔热空间内。


3.根据权利要求2所述的工艺腔室，其特征在于，所述工艺腔室还包括舟装卸法兰，所述舟装卸法兰密封抵靠在所述石英筒的下端，用于支撑所述筒状隔热装置、所述隔热板组件和所述工艺舟并能升降移动，进气管密封穿设在所述舟装卸法兰上并与所述石英管的内部连通。


4.根据权利要求3所述的工艺腔室，其特征在于，所述石英筒的下端设有过滤孔，所述过滤孔将所述隔热空间与所述石英筒的外部连通，且所述过滤孔内设有过滤器；
所述舟装卸法兰内设有夹层管路，所述夹层管路的一端与所述过滤孔连通，所述夹层管路的另一端与第二抽气装置连通。


5.根据权利要求4所述的工艺腔室，其特征在于，所述石英筒的下端与所述舟装卸法兰之间设置有第四密封圈，所述第四密封圈环绕在所述过滤孔周围。


6.根据权利要求5所述的工艺腔室，其特征在于，所述石英筒的下端与所述舟装卸法兰之间还设置有第五密封圈，并且所述石英管的下端开口、所述过滤孔和所述第四密封圈均位于所述第五密封圈环绕的密封区域内。


7.根据权利要求2所述的工艺腔室，其特征在于，所述隔热板组件设置有贯穿每个所述隔热板厚度的通气孔，且所述通气孔与所述石英管的内部连通，用于将工艺气体输送至所述工艺舟所在区域。


8.根据权利要求3所述的工艺腔室，其特征在于，所述工艺腔室...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭刚，陈志兵，姜艳杰，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11