本申请涉及一种垂直式结构碳化硅高温退火炉装置，包括沿垂直上下设置的上腔室及下腔室，所述上腔室内设置一炉体，所述上腔室在炉体的两端分别设有第一腔室门及第二腔室门；在所述炉体外侧环设一加热器，并在所述炉体内在相对所述加热器处设置一两端开口的发热筒，所述炉体内侧在发热筒处环设一保温层；所述第二腔室门在其朝内的一面上竖直向上依次固定有石英支撑座、石墨隔热片和晶片支架；在所述上腔室内设置有驱动所述第二腔室门开启及关闭的升降装置，所述第二腔室门关闭时所述晶片支架置于所述发热筒内部；所述第二腔室门开启时所述晶片支架置于所述下腔室内；本高温退火炉装置具有退火温度高、降温速度快和不易污染等优点。优点。优点。
【技术实现步骤摘要】
一种垂直式结构碳化硅高温退火炉装置
[0001]本申请涉及半导体退火装置的
，尤其涉及一种垂直式结构碳化硅高温退火炉装置。
技术介绍
[0002]碳化硅(SiC)是第三代宽禁带半导体材料之一，具有禁带宽度大、热导率高、击穿电场强度大、饱和电子迁移率高和化学稳定性好等优点，是制作高性能电力电子器件的首选半导体材料，在一些应用领域正在逐步取代硅基电子器件。碳化硅功率器件具有耐高温、耐高压和损耗低的特征，在新能源汽车、光伏发电、智能电网和轨道交通等领域具有明显优势。
[0003]离子注入是碳化硅器件研制过程中的一项关键工艺。由于离子注入过程中造成晶格原子的位移，且注入后对SiC表面及体内造成一定程度的晶格损伤，进而影响器件的性能。为了提高注入离子的激活率和消除晶格损伤造成的缺陷，就须对注入后的SiC进行高温退火。在高温退火中，退火的条件非常重要。要达到良好的退火效果，一般要求SiC的退火温度高于1500℃，维持一定的退火时间，且对升温速率、保护气体类型和气压等都有要求。
[0004]随着6英寸SiC单晶和外延片的逐渐量产，SiC半导体器件也得到快速的发展和应用。对于SiC器件离子注入后高温退火的要求也逐渐提高，传统的高温退火设备存在退火温度不够高、降温速率慢等缺点。
技术实现思路
[0005]本技术的目的在于克服现有技术存在的不足，本申请提供一种垂直式结构碳化硅高温退火炉装置，能够精准控制高温退火，提高降温速率。采用如下的技术方案：
[0006]一种垂直式结构碳化硅高温退火炉装置，包括沿垂直上下设置的上腔室及下腔室，所述上腔室内设置一炉体，所述上腔室在炉体的两端分别设有第一腔室门及第二腔室门；
[0007]在所述炉体外侧环设一加热器，并在所述炉体内在相对所述加热器处设置一两端开口的发热筒，所述炉体内侧在发热筒处环设一保温层；
[0008]所述第一腔室门上设有第一测温接口，所述第二腔室门上设第二测温接口；所述下腔室为一侧设置有第三腔室门的密封腔室，所述下腔室上设置第三测温接口；
[0009]所述第二腔室门在其朝内的一面上竖直向上依次固定有石英支撑座、石墨隔热片和晶片支架；
[0010]在所述上腔室内设置有驱动所述第二腔室门开启及关闭的升降装置，所述第二腔室门关闭时所述晶片支架置于所述发热筒内部；所述第二腔室门开启时所述晶片支架置于所述下腔室内。
[0011]在一较佳实施例中，在所述石英支撑座与所述晶片支架之间设置有若干用于固定石墨隔热片的石墨支撑杆，所述石墨隔热片上设有沟槽。
[0012]在一较佳实施例中，所述炉体在靠近所述第二腔室门的一端上设置有第一保护气体进气口及工艺气体进气口；
[0013]所述炉体在靠近所述第一腔室门的一端上设置有第一出气口；
[0014]所述下腔室上设置有第二保护气体进气口及第二出气口。
[0015]在一较佳实施例中，所述第一测温接口分设有高温接口及低温接口，所述第二测温接口为高温接口，所述第三测温接口为低温接口。
[0016]在一较佳实施例中，在所述发热筒的上端设置有一上保温层，所述上保温层设置有通孔。
[0017]在一较佳实施例中，所述炉体外壳设置为圆筒形石英管，所述保温层为硬质石墨碳毡，所述发热筒及所述晶片支架均为石墨制备。
[0018]在一较佳实施例中，所述炉体在与所述第一腔室门及第二腔室门的连接端处分别设有密封法兰盘，所述法兰盘内设置有水冷装置；
[0019]所述第一腔室门、第二腔室门及法兰盘均由不锈钢材料制成。
[0020]在一较佳实施例中，所述第一腔室门、所述第二腔室门与所述炉体盖合之间、以及所述第三腔室门和所述下腔室盖合之间均设有耐高温的密封件，所述密封件为“O”型橡胶圈。
[0021]在一较佳实施例中，所述加热器为射频感应加热线圈，所述射频感应加热线圈以螺旋状环绕在所述炉体外壳的外侧。
[0022]在一较佳实施例中，所述晶片支架适配6英寸的碳化硅晶片，所述晶片支架的碳化硅晶片容量为50片。
[0023]综上所述，本申请包括以下有益效果：
[0024]1.本技术所提供的一种垂直式结构碳化硅高温退火炉装置，能够满足各种高温、高电压和高功率碳化硅器件的退火工艺，具有退火温度高、降温速度快和不易污染等优点。
[0025]2.本技术所提供的垂直式退火炉装置，采用上下腔室分离的结构。上腔室保持较高的真空度，晶片在上腔室中，具有较高的洁净度。在降温过程中，利用体积较大的下腔室来提高降温速率，增加效率，节约成本。
[0026]3.本申请所提供的垂直式退火炉装置，可同时满足50片左右的6英寸碳化硅晶片的高温退火，退火温度最高可达2000℃，并且在整个高温退火过程中，能够快速升温并且精确控制温度，腔室压强范围可调，达到消除离子注入造成的晶格损伤和提高注入离子激活率的目的，从而提升碳化硅器件的性能。
附图说明
[0027]图1是本实施例的垂直式碳化硅高温退火炉装置的示意图。
[0028]附图标记说明：1、炉体；2、加热器；3、第一腔室门；4、第一法兰；5、第二腔室门；6、第二法兰；7、晶片支架；8、石墨隔热片；9、石英支撑座；10、发热筒；11、上保温层；12、第一侧壁保温层；13、第二侧壁保温层；14、石英环；15、工艺气体进气口；16、第一保护气体进气口；17、第一出气口；18、第一测温接口；19、第二测温接口；20、第三腔室门；21、第二保护气体进气口；22、第二出气口；23、第三测温接口。
具体实施方式
[0029]以下结合附图和具体实施例对本技术做进一步解释。本技术的各附图仅为示意以更容易了解本技术，其具体比例可依照设计需求进行调整。文中所描述的图形中相对元件的上下关系以及正面/背面的定义，在本领域技术人员应能理解是指构件的相对位置而言，因此皆可以翻转而呈现相同的构件，此皆应同属本说明书所揭露的范围。
[0030]本申请实施例公开一种垂直式结构碳化硅高温退火炉装置，以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。
[0031]本申请所提供的一种垂直式结构碳化硅高温退火炉装置，该装置由上下两个腔室组成，上腔室由炉体1、加热器2、晶片支架7、石墨隔热片8、石英支撑座9、发热筒10和保温层组成。
[0032]该炉体1的外壳设置为圆筒形的石英管，石英管具有耐高温、耐腐蚀、隔热性好，能够有效地减少热量的传导。炉体1设置在上腔室内，并在炉体1的上下两端的端口上分别设有第一腔室门3和第二腔室门5，并且第一腔室门3、第二腔室门5与炉体1构成上腔室的主要组成部分。
[0033]该炉体1在与第一腔室门3和第二腔室门5连接的两端处分别采用第一法兰4和第二法兰6密封固定，并且第一法兰4和第二法兰6的内部都有水冷装置。所述的腔室门和法兰盘均由不锈钢材料制成。第一腔室门3和第二腔室门5与炉体1的端口盖合之间分别设有耐高温的密封件，该密封件用于隔离腔室和外界环境本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种垂直式结构碳化硅高温退火炉装置，其特征在于：包括沿垂直上下设置的上腔室及下腔室，所述上腔室内设置一炉体，所述上腔室在炉体的两端分别设有第一腔室门及第二腔室门；在所述炉体外侧环设一加热器，并在所述炉体内在相对所述加热器处设置一两端开口的发热筒，所述炉体内侧在发热筒处环设一保温层；所述第一腔室门上设有第一测温接口，所述第二腔室门上设第二测温接口；所述下腔室为一侧设置有第三腔室门的密封腔室，所述下腔室上设置第三测温接口；所述第二腔室门在其朝内的一面上竖直向上依次固定有石英支撑座、石墨隔热片和晶片支架；在所述上腔室内设置有驱动所述第二腔室门开启及关闭的升降装置，所述第二腔室门关闭时所述晶片支架置于所述发热筒内部；所述第二腔室门开启时所述晶片支架置于所述下腔室内。2.根据权利要求1所述的一种垂直式结构碳化硅高温退火炉装置，其特征在于：在所述石英支撑座与所述晶片支架之间设置有若干用于固定石墨隔热片的石墨支撑杆，所述石墨隔热片上设有沟槽。3.根据权利要求1所述的一种垂直式结构碳化硅高温退火炉装置，其特征在于：所述炉体在靠近所述第二腔室门的一端上设置有第一保护气体进气口及工艺气体进气口；所述炉体在靠近所述第一腔室门的一端上设置有第一出气口；所述下腔室上设置有第二保护气体进气口及第二出气口。4.根据权利要求1所述的一种垂直式结构碳化硅高温退火炉装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张明昆，江长福，王恭时，周贤权，
申请(专利权)人：厦门紫硅半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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