碳化硅晶体生长装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种碳化硅晶体生长装置，包括：生长炉，包括纵向设置的石英管，石英管内形成有用于碳化硅晶体生长的石英腔室，石英管为单层结构；外罩，套设于生长炉外部，外罩的内壁与石英管的外壁之间形成有排风管道，外罩的底端设有进风口，外罩的顶端设有出风口；排风系统，与出风口连接。实现以风冷的形式对石英管进行温度场调节及冷却，并降低设备成本并提高安全性。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅晶体生长装置
本专利技术涉及半导体设备
，更具体地，涉及一种碳化硅晶体生长装置。
技术介绍
碳化硅(SiC)单晶具有高导热率、高击穿电压、载流子迁移率极高、化学稳定性很高等优良的半导体物理性质；可以制作成在高温、强辐射条件下工作的高频、高功率电子器件和光电子器件，在国防、高科技、工业生产、供电、变电领域有巨大的应用价值，被看作是极具发展前景的第三代宽禁带半导体材料。SiC单晶材料的生长需要特殊的工艺装备。该工艺装备主要由生长炉、加热组件、气体组件及控制组件等结构，其中晶体生长过程主要在生长炉体内完成。现有的炉体结构主要由不锈钢炉膛组件及双层石英腔室构成，双层石英腔室夹层内通入冷却水，以达到对腔室内温度场进行调节并冷却腔室的目的。现有技术的主要缺点有：1、采用双层石英管结构，与之相配合，需要在石英管两端采用不锈钢炉膛结构，对石英管进行密封，成本高；2、双层石英管夹层内通入冷却水，而腔室处于极高的温度状态，如果内层石英管碎裂，会导致冷却水进行腔室，存在较大的安全隐患。因此需要提出一种成本低且安全性更高的碳化硅晶体生长装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种碳化硅晶体生长装置，实现降低设备成本并提高安全性。为实现上述目的，本专利技术提出了一种碳化硅晶体生长装置，包括：生长炉，所述生长炉包括纵向设置的石英管，所述石英管内形成有用于碳化硅晶体生长的石英腔室，所述石英管为单层结构；外罩，所述外罩套设于所述生长炉的外部，所述外罩的内壁与所述石英管的外壁之间形成有排风通道，所述外罩的底端为开放端，所述外罩的顶端设有出风口；排风系统，所述排风系统与所述出风口连通。可选地，所述排风系统包括排风管道、热交换器和风机，所述排风管道的一端与所述出风口连通，所述排风管道的另一端与所述热交换器连接，所述热交换器与所述风机的进气端连接。可选地，所述风机的出气端与外部排气管道连接。可选地，所述外罩的底端开放且所述外罩的底端悬空，以形成所述进风口。可选地，所述外罩的侧壁外表面设有冷却水管路。可选地，所述冷却水管路沿所述外罩的周向在所述外罩的侧壁外表面呈脉冲状或螺旋状分布。可选地，所述排风通道与所述排风管道连通，且所述排风通道的宽度在80mm至120mm之间。可选地，所述生长炉还包括底座，所述底座与所述石英管的底部固定连接。可选地，所述石英管的顶部封闭，所述底座设有与所述石英腔室连通的尾气出口。可选地，所述石英管的外壁设有电磁感应线圈。可选地，还包括固定架，所述固定架与所述外罩的侧壁固定连接，所述固定架用于支撑所述外罩。本专利技术的有益效果在于：生长炉通过采用单层结构的石英管，在石英管外部设置外罩，外罩的内壁与石英管外壁之间设置间隙，外罩的底端和顶端分别设有进风口和出风口，以此能够在外罩与石英管之间能够形成排风通道，同时外罩的顶部连接排风系统，在排风系统的作用下，外罩外侧底部的空气可以从外罩底部进入通风管道，形成空气的流动，管道内气流能够持续带走石英管散发出的热量，以风冷的形式实现对石英管进行温度场调节及冷却的目的，相较于现有的双层结构的石英管能够有效降低设备的物料成本，并提高设备的安全性。本专利技术的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本专利技术的特定原理。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本专利技术示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了现有的一种碳化硅晶体生长装置的整体示意图。图2示出了现有的一种碳化硅晶体生长装置的剖视图。图3示出了根据本专利技术的一个实施例的一种碳化硅晶体生长装置示意图。图4示出了根据本专利技术的一个实施例的一种冷却水管在外罩上的分布结构示意图。图5示出了根据本专利技术的另一个实施例的一种冷却水管在外罩上的分布结构示意图。附图标记说明：图1至图2中：1、石英管组件；2、上不锈钢炉膛组件；3、下不锈钢炉膛组件；4、电感线圈；5、机架；6、尾气出口；7、内层石英管；8、外层石英管；9、冷却水入口；10、冷却水出口。图3至图5中：101、石英管；102、外罩；103、排风系统；104、排风管道；105、热交换器；106、风机；107、底座；108、尾气出口；109、固定架；110、冷却水管路；111、出风口；112、冷却水入口；113、冷却水出口。具体实施方式图1和图2分别示出了现有的一种碳化硅晶体生长装置的结构示意图和该装置的剖视图，如图1和图2所示，该碳化硅晶体生长装置的主体为生长炉，生长炉采用石英管组件1构成生长腔室，石英管组件1的外部设有电感线圈4，电感线圈通过机架固定。其中石英管组件1为双层结构，包括内层石英管7和外层石英管8，内层石英管7与外层石英管8之间形成的夹层间能够通入冷却水，冷却水从夹层底端的冷却水入口9自下而上流经整个腔体后经夹层顶端的冷却水出口10流出，以达到对腔室内温度场进行调节并冷却腔室的目的。该装置采用双层石英管结构，为与之相配合，需要在石英管组件1的顶端采用上不锈钢炉膛组件2，在石英管组件1的底端采用下不锈钢炉膛组件3，并对石英管两端进行密封，采用双层石英管以及上下炉膛组件导致该装置的成本较高。同时双层石英管夹层内通入冷却水，而腔室处于极高的温度状态，如果内层石英管碎裂，会导致冷却水进行腔室，存在较大的安全隐患。为解决上述问题，本专利技术采用单层石英管及外罩，以风冷的方式进行冷却，在保证冷却效率的同时，解除了双层水冷石英管结构可能存在的安全隐患，并大大降低设备成本。下面将参照附图更详细地描述本专利技术。虽然附图中显示了本专利技术的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。图3示出了根据本专利技术的一个实施例的一种碳化硅晶体生长装置示意图。如图3所示，根据本专利技术的一种碳化硅晶体生长装置，包括：生长炉，生长炉包括纵向设置的石英管101，石英管101内形成有用于碳化硅晶体生长的石英腔室，石英管101为单层结构；外罩102，外罩102套设于生长炉的外部，外罩102的内壁与石英管101的外壁之间形成有排风通道，外罩102的底端设有进风口，外罩102的顶端设有出风口111；排风系统103，排风系统103与出风口111连通。具体地，生长炉通过采用单层结构的石英管101，在生长炉外部设置外罩102，外罩102的内壁与石英管101外壁之间形成有排风通道，外罩的底端和顶端分别设有进风口和出风口，同时外罩102本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅晶体生长装置，其特征在于，包括：/n生长炉，所述生长炉包括纵向设置的石英管，所述石英管内形成有用于碳化硅晶体生长的石英腔室，所述石英管为单层结构；/n外罩，所述外罩套设于所述生长炉的外部，所述外罩的内壁与所述石英管的外壁之间形成有排风通道，所述外罩的底端设有进风口，所述外罩的顶端设有出风口；/n排风系统，所述排风系统与所述出风口连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶体生长装置，其特征在于，包括：
生长炉，所述生长炉包括纵向设置的石英管，所述石英管内形成有用于碳化硅晶体生长的石英腔室，所述石英管为单层结构；
外罩，所述外罩套设于所述生长炉的外部，所述外罩的内壁与所述石英管的外壁之间形成有排风通道，所述外罩的底端设有进风口，所述外罩的顶端设有出风口；
排风系统，所述排风系统与所述出风口连通。


2.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述排风系统包括排风管道、热交换器和风机，所述排风管道的一端与所述出风口连通，所述排风管道的另一端与所述热交换器连接，所述热交换器与所述风机的进气端连接，所述风机的出气端与外部排气管道连接。


3.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述外罩的底端开放且所述外罩的底端悬空，以形成所述进风口。


4.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长装置，其特征在于，所述外罩的侧壁外表面设有冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁福顺，
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