一种碳化硅高温氧化激活炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种碳化硅高温氧化激活炉,包括氧化激活工艺室、工艺气体系统、真空及压力控制系统和控制中心，氧化激活工艺室包括加热器和工艺管，加热器和工艺管采用相同材质的耐高温材料，工艺气体系统至少包括主供气气路和辅供气气路，主供气气路用于向氧化激活工艺室输送Ar，辅供气气路用于向氧化激活工艺室1输送N2，本实用新型专利技术通过氧化激活工艺室内衬管、工艺管、承片架、舟架以及加热器采用相同材质的耐高温材料，保证氧化激活工艺室内的高洁净度，高温恒温区域中心和两端分别采用热电偶进行实时的温度控制和监测，保证高温恒温区域工艺温度的稳定性和一致性。域工艺温度的稳定性和一致性。域工艺温度的稳定性和一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅高温氧化激活炉


[0001]本技术属于半导体领域，涉及一种碳化硅高温氧化激活炉。

技术介绍

[0002]碳化硅SiC晶体生长最常见，最成熟的方法是物理气相输运法(PVT)，该方法是一种气相生长方法，生长温度高，对原材料以及工艺参数等都有很高的要求，但会使晶体中存在组织缺陷和微观应力。
[0003]存在组织缺陷和微观应力的晶体会恶化SiC基器件的性能，从而影响器件的应用，而应力的存在则会使得SiC晶体在加工阶段容易碎裂，从而降低SiC晶片的成品率，为了消除组织缺陷和微观应力，SiC需要经过高温氧化激活过程，而目前SiC氧化激活装置无法实现完全消除组织缺陷和微观应力，本技术有效地解决了这种问题。

技术实现思路

[0004]本技术为了克服现有技术的不足，提供一种碳化硅高温氧化激活炉。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种碳化硅高温氧化激活炉,其特征在于：包括氧化激活工艺室、工艺气体系统、真空及压力控制系统和控制中心，氧化激活工艺室包括加热器和工艺管，加热器和工艺管采用相同材质的耐高温材料，工艺气体系统至少包括主供气气路和辅供气气路，主供气气路用于向氧化激活工艺室输送Ar，辅供气气路用于向氧化激活工艺室1输送N2。
[0006]进一步的；所述氧化激活工艺室采用立式结构，氧化激活工艺室设置炉膛，炉膛上方固设有进气组件，下方固设有排气管，工艺气体沿进气组件向炉膛喷入，反应后废气从排气管排出炉膛，排气管作为氧化激活工艺室的抽真空管道。
[0007]进一步的；所述氧化激活工艺室包括保温材料、内衬管、舟架和承片架，承片架和舟架位于内衬管内部，氧化激活工艺室的底部固设有托盘，舟架的底托固定在托盘，舟架通过升降机构进行升降运动，内衬管位于工艺管内部，加热器悬挂于氧化激活工艺室且呈筒形布置在工艺管的外部，加热器热辐射至工艺管使内衬管的工艺区形成高温恒温区域，高温恒温区域中心和两端分别采用热电偶进行实时的温度控制和监测，保温材料、内衬管、承片架、舟架采用耐高温材料，且内衬管、保温材料、承片架、舟架与加热器和工艺管采用相同材质的耐高温材料。
[0008]进一步的；所述氧化激活工艺室还包括水冷系统，水冷系统包括水冷管道和冷却水，冷却水由设备外部提供，水冷管道包括进水管、出水管和水流量开关，水冷管道分布在氧化激活工艺室的冷却部位，包括炉筒、炉盖、底盘、法兰、加热电极、热偶接口以及内部连接处，各冷却部位的水冷管道独立设置，水流量开关监测各冷却部位的水流量变化，各水冷管道汇聚的总出水回路安装温度传感器，监测水温变化，氧化激活工艺室包括若干密封圈，若干密封圈采用氟橡胶密封圈，防止氧化激活工艺室腔体过热，控制氧化激活工艺室腔体表面温度不超过50℃。
[0009]进一步的；所述工艺气体系统至少包括主供气气路、辅供气气路和排气管，主供气气路与Ar的供气设备连接，用于Ar的输送，辅供气气路与N2的供气设备连接，用于N2的输送，Ar与N2为工艺气体，N2还用于在工艺前或/和工艺后吹扫炉膛、恢复氧化激活工艺室常压以及炉膛冷却，主供气气路和辅供气气路分别与排气管连通，排气管与氧化激活工艺室的进气组件连通，主供气气路输送的Ar和辅供气气路输送的N2通过排气管输送至氧化激活工艺室，排气管设置有压力开关。
[0010]进一步的；所述工艺气体系统还包括预设供气气路，预设供气气路与工艺气体He的供气设备连接，用于He的输送，预设供气气路与排气管连通，预设供气气路输送的工艺气体He通过排气管输送至氧化激活工艺室。
[0011]进一步的；所述辅供气气路由主路气路以及三路气路构成，包括主路气路、第一气路、第二气路以及第三气路，第一气路、第二气路以及第三气路分别与主路气路连通，主路气路设置有安全阀和调节阀，第一气路与第二气路通过气动隔膜阀连接，第一气路与第二气路连接后与排气管连通，气动隔膜阀控制第一气路或第二气路与排气管连通，第一气路设置有流量计，第二气路设置有小流量计，流量计以及小流量计用于控制N2的流量，N2通过第一气路以及第二气路通入排气管，用于对炉膛进行吹扫、恢复氧化激活工艺室常压以及炉膛冷却，第三气路通过气动隔膜阀与预设供气气路连接，第三气路设置有安全阀，第三气路以及预设供气气路连通作为工艺气体N2的输送通道，工艺气体Ar沿主供气气路通入排气管，工艺气体N2沿输送通道通入排气管，Ar和N2混合后沿排气管通入氧化激活工艺室，He和N2作为工艺气体时，工艺气体N2沿第三气路通入预设供气气路，工艺气体He与工艺气体N2混合后通入排气管，并沿排气管通入氧化激活工艺室。
[0012]进一步的；所述主供气气路和预设供气气路均设置有调节阀、安全阀、流量计和气动压力调节阀，Ar和He依次沿调节阀、安全阀、流量计和气动压力调节阀通入排气管，工艺气体系统的供气气路整体漏气率小于3
×
10
‑6Pa
·
L/s。
[0013]进一步的；所述真空及压力控制系统包括真空泵、低真空回路以及高真空回路，低真空回路以及高真空回路分别与真空泵和氧化激活工艺室的排气管连通，低真空回路包括低真空气动压力调节阀、低真空压力测量装置和低真空压力控制装置，低真空压力测量装置用于低真空测量和低真空压力控制，低真空压力测量装置用于氧化激活工艺室内低真空气压的测量和监控，低真空压力控制装置用于压力0
‑
1000mbar范围的闭环调节，高真空压力测量装置用于高真空测量和高真空压力控制，高真空压力测量装置用于氧化激活工艺室内高真空气压的测量和监控，高真空压力控制装置用于压力0
‑
25mbar范围的闭环调节，高真空回路还设置有角阀，低真空气动压力调节阀以及高真空气动压力调节阀形成双级阀。
[0014]进一步的；所述控制中心包括上位机和下位机，上位机采用工业PC机，上位机的双硬盘用于存储数据实现数据的备份，上位机的显示界面采用触摸屏，由鼠标键盘控制或在触摸屏上操作，上位机用于对工艺过程进行监控，上位机配置监控装置，监控装置设置不同权限等级对显示界面进行操作与控制，在运行过程显示界面实时显示当前工艺参数、工作状态，并对重要工艺参数进行记录和保存；工艺完成后对设备的开机时间、操作人员、工艺步骤、气体流量、工艺时间、炉温变化趋势、报警状态的各项参数历史记录进行查询和显示，便于工艺人员根据产品质量情况进行工艺分析；上位机存储多条工艺温度曲线；下位机存储整体工艺过程，包括氧化激活工艺室、工艺气体系统、真空及压力控制系统，上位机与下
位机通讯连接，上位机根据下位机存储的工艺过程进行全自动控制。
[0015]综上所述，本技术的有益之处在于：
[0016]本技术通过氧化激活工艺室内衬管、工艺管、承片架、舟架以及加热器采用相同材质的耐高温材料，保证氧化激活工艺室内的高洁净度，高温恒温区域中心和两端分别采用热电偶进行实时的温度控制和监测，保证高温恒温区域工艺温度的稳定性和一致性；以及工艺气体系统的主供气气路、预设供气气路和辅供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅高温氧化激活炉,其特征在于：包括氧化激活工艺室、工艺气体系统、真空及压力控制系统和控制中心，氧化激活工艺室包括加热器和工艺管，加热器和工艺管采用相同材质的耐高温材料，工艺气体系统至少包括主供气气路和辅供气气路，主供气气路用于向氧化激活工艺室输送Ar，辅供气气路用于向氧化激活工艺室1输送N2。2.根据权利要求1所述的一种碳化硅高温氧化激活炉，其特征在于：所述氧化激活工艺室采用立式结构，氧化激活工艺室设置炉膛，炉膛上方固设有进气组件，下方固设有排气管，工艺气体沿进气组件向炉膛喷入，反应后废气从排气管排出炉膛，排气管作为氧化激活工艺室的抽真空管道。3.根据权利要求1所述的一种碳化硅高温氧化激活炉，其特征在于：所述氧化激活工艺室包括保温材料、内衬管、舟架和承片架，承片架和舟架位于内衬管内部，氧化激活工艺室的底部固设有托盘，舟架的底托固定在托盘，舟架通过升降机构进行升降运动，内衬管位于工艺管内部，加热器悬挂于氧化激活工艺室且呈筒形布置在工艺管的外部，加热器热辐射至工艺管使内衬管的工艺区形成高温恒温区域，高温恒温区域中心和两端分别采用热电偶进行实时的温度控制和监测，保温材料、内衬管、承片架、舟架采用耐高温材料，且内衬管、保温材料、承片架、舟架与加热器和工艺管采用相同材质的耐高温材料。4.根据权利要求1所述的一种碳化硅高温氧化激活炉，其特征在于：所述氧化激活工艺室还包括水冷系统，水冷系统包括水冷管道和冷却水，冷却水由设备外部提供，水冷管道包括进水管、出水管和水流量开关，水冷管道分布在氧化激活工艺室的冷却部位，包括炉筒、炉盖、底盘、法兰、加热电极、热偶接口以及内部连接处，各冷却部位的水冷管道独立设置，水流量开关监测各冷却部位的水流量变化，各水冷管道汇聚的总出水回路安装温度传感器，监测水温变化，氧化激活工艺室包括若干密封圈，若干密封圈采用氟橡胶密封圈，防止氧化激活工艺室腔体过热，控制氧化激活工艺室腔体表面温度不超过50℃。5.根据权利要求2所述的一种碳化硅高温氧化激活炉，其特征在于：所述工艺气体系统至少包括主供气气路、辅供气气路和排气管，主供气气路与Ar的供气设备连接，用于Ar的输送，辅供气气路与N2的供气设备连接，用于N2的输送，Ar与N2为工艺气体，N2还用于在工艺前或/和工艺后吹扫炉膛、恢复氧化激活工艺室常压以及炉膛冷却，主供气气路和辅供气气路分别与排气管连通，排气管与氧化激活工艺室的进气组件连通，主供气气路输送的Ar和辅供气气路输送的N2通过排气管输送至氧化激活工艺室，排气管设置有压力开关。6.根据权利要求5所述的一种碳化硅高温氧化激活炉，其特征在于：所述工艺气体系统还包括预设供气气路，预设供气气路与工艺气体He的供气设备连接，用于He的输送，预设供气气路与排气管连通，预设供气气路输送的工艺气体He通过排气管输送至氧化激活工艺室。7.根据权利要求6所述的一种碳化硅高温氧化激活炉，其特征在于：所述辅供气气路由主路气路以及三路气路构成，包括主路气路、第一气路、第二气路以及第三气路，第一气路、第二气路以及第三气路分别与主路...

【专利技术属性】
技术研发人员：林佳继，龙占勇，罗迎春，李洪，
申请(专利权)人：深圳市拉普拉斯能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：