反应器表面涂层的制备装置及方法制造方法及图纸

本申请提供了一种反应器表面涂层的制备装置及方法，该制备装置包括石英管和感应线圈，石英管的内腔用于放置待制备涂层的反应器以及供反应气体和载体气体沿石英管的轴向流动，感应线圈沿石英管的轴向可移动地套设于石英管的外部，在石英管的轴向上，感应线圈的长度小于反应器的长度，感应线圈接入交变电流且沿石英管的轴向移动，以在反应器的表面生长出碳化硅涂层。采用本申请的技术方案可以在反应器的表面生长出厚度均匀的碳化硅涂层。器的表面生长出厚度均匀的碳化硅涂层。器的表面生长出厚度均匀的碳化硅涂层。

【技术实现步骤摘要】
反应器表面涂层的制备装置及方法


[0001]本申请化学气相沉积领域，具体涉及一种反应器表面涂层的制备装置及方法。

技术介绍

[0002]碳化硅(Silicon Carbide，简称SiC)外延片通常采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)方式在碳化硅衬底上生长外延层获得。在外延层生长过程中，碳化硅衬底放置于反应器的内腔，反应器发热以提供生长外延层所需的高温。其中，反应器采用导热导电能力较好的石墨部件拼装而成。在高达1600℃的高温环境下，石墨部件的表面容易被载体气体刻蚀，产生细微的固定颗粒，进而固定颗粒会随气流落在碳化硅衬底的表面，影响碳化硅外延片的质量和性能。因此，现有技术通常会在反应器的表面上制备碳化硅涂层，以保护反应器不被载体气体刻蚀。
[0003]反应器通常由多个石墨部件组装而成，各石墨部件的碳化硅涂层基本在一个比较大的反应炉内进行CVD沉积得到，其制备过程为：先将待制备涂层的多个石墨部件放置于反应炉内，在反应炉内的温度达到1600℃的情况下，向反应炉内通入反应气体和载体气体，使多个石墨部件的表面生长出碳化硅涂层，通常需要1周的时间来生成厚度约为100μm的涂层，耗时久。在碳化硅涂层的生长过程中，反应气体与各石墨部件的表面发生化学反应，会使反应气体的浓度沿其流动方向递减，导致各石墨部件表面生长出的碳化硅涂层的厚度不均匀，从而使得反应器表面上生长出的碳化硅涂层的厚度不均匀。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供一种反应器表面涂层的制备装置及方法，以解决现有技术中反应器表面上生长出的碳化硅涂层的厚度不均匀的问题。
[0005]本申请第一方面提供了一种反应器表面涂层的制备装置，包括：
[0006]石英管，石英管的内腔用于放置待制备涂层的反应器以及供反应气体和载体气体沿石英管的轴向流动；
[0007]感应线圈，沿石英管的轴向可移动地套设于石英管的外部，在石英管的轴向上，感应线圈的长度小于反应器的长度；
[0008]感应线圈接入交变电流且沿石英管的轴向移动，以在反应器的表面生长出碳化硅涂层。
[0009]在一种实施方式中，在石英管的轴向上，感应线圈的长度处于反应器的长度的1/5与反应器的长度的1/3之间。
[0010]在一种实施方式中，该制备装置还包括加固机构，加固机构包括：
[0011]第一安装板，设置于感应线圈的第一端，且开设有供石英管穿设的第一通孔；
[0012]第二安装板，设置于感应线圈的第二端，且开设有供石英管穿设的第二通孔；
[0013]多个固定杆，连接于第一安装板与第二安装板之间，且沿感应线圈的周向间隔排布。
[0014]在一种实施方式中，该制备装置还包括：
[0015]驱动机构，沿石英管的轴向设置于石英管的一侧，用于驱动加固机构沿石英管的轴向移动，使加固机构带动感应线圈移动。
[0016]在一种实施方式中，驱动机构包括：
[0017]承载板，沿石英管的轴向设置于石英管的一侧；
[0018]丝杆和第一滑杆，丝杆和第一滑杆间隔设置于承载板上，且均沿石英管的轴向延伸并穿设于加固机构；
[0019]电机，与丝杆的一端传动连接，以驱动丝杆转动。
[0020]在一种实施方式中，驱动机构还包括：
[0021]第二滑杆，设置于承载板上，且沿石英管的轴向延伸并穿设于加固机构；
[0022]其中，第二滑杆和第一滑杆分别位于丝杆的两侧。
[0023]在一种实施方式中，制备装置兼作外延反应装置。
[0024]本申请第二方面提供了一种反应器表面涂层的制备方法，应用于上述第一方面中任一种实施方式的制备装置，制备方法包括：
[0025]将待制备涂层的反应器放置于制备装置中的石英管的内腔；
[0026]控制制备装置中的感应线圈上电，以加热反应器被感应线圈相包覆的区域；
[0027]向石英管的内腔通入反应气体和载体气体，使反应气体和载体气体均沿石英管的轴向流动；
[0028]驱动感应线圈沿石英管的轴向移动，以在反应器的表面生长出碳化硅涂层。
[0029]在一种实施方式中，反应气体的浓度为第一浓度，反应气体在区域的温度处于1100℃～1600℃的情况下被通入，驱动感应线圈沿石英管的轴向移动，以在反应器的表面生长出碳化硅涂层，包括：
[0030]驱动感应线圈沿石英管的轴向在第一区间移动，以在反应器的表面生长出第一碳化硅涂层，第一区间为石英管的外部包覆反应器的区间。
[0031]在一种实施方式中，在形成第一碳化硅涂层之后，该制备方法还包括：
[0032]调高感应线圈的功率，以升高区域的温度；
[0033]在区域的温度处于1600℃～1650℃的情况下，向石英管的内腔通入具有第二浓度的反应气体；
[0034]控制感应线圈沿石英管的轴向在第一区间移动，以在第一碳化硅涂层的表面生长出第二碳化硅涂层；
[0035]其中，第二浓度高于第一浓度，第二碳化硅涂层的厚度大于第一碳化硅涂层的厚度。
[0036]在一种实施方式中，石英管的外部沿石英管的轴向设置有多个停留区间，多个停留区间均包覆反应器，且在石英管的轴向上各停留区间的长度均与感应线圈的长度相等，驱动感应线圈沿石英管的轴向移动，包括：
[0037]驱动感应线圈沿石英管的轴向依次移动至各停留区间并在各停留区间停留预设时间。
[0038]在一种实施方式中，反应气体的碳硅比处于0.5～3.0，石英管的内腔的压力处于0.005MPa～0.1MPa。
[0039]本申请实施例的反应器表面涂层的制备装置及方法，通过设置感应线圈在石英管的轴向上的长度小于反应器的长度，使得当感应线圈接入交变电流时，仅使反应器被感应线圈包覆的区域达到反应温度，从而当反应气体沿石英管的轴向流动时，仅与该区域裸露的表面发生化学反应，而不与反应器的其他区域发生化学反应，从而减小反应气体在其流动方向上的浓度差异，有利于在该区域裸露的表面生长出厚度均匀的碳化硅涂层以及提高反应气体的利用率。由此，通过沿石英管的轴向移动感应线圈，可以沿石英管的轴向改变感应线圈对反应器的加热区域，从而使反应器裸露的表面生长出厚度均匀的碳化硅涂层。
附图说明
[0040]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。此外，这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
[0041]图1示出根据本申请一实施例的反应器表面涂层的制备装置的剖面结构示意图。
[0042]图2示出根据本申请一实施例反应器表面涂层的制备装置的立体结构示意图。
[0043]图3示出根据本申请一实施例的反应器表面涂层的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0044]下面将结合本申请实施例中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反应器表面涂层的制备装置，其特征在于，包括：石英管，所述石英管的内腔用于放置待制备涂层的反应器以及供反应气体和载体气体沿所述石英管的轴向流动；感应线圈，沿所述石英管的轴向可移动地套设于所述石英管的外部，在所述石英管的轴向上，所述感应线圈的长度小于所述反应器的长度；所述感应线圈接入交变电流且沿所述石英管的轴向移动，以在所述反应器的表面生长出碳化硅涂层。2.根据权利要求要求要求1所述的制备装置，其特征在于，在所述石英管的轴向上，所述感应线圈的长度处于所述反应器的长度的1/5与所述反应器的长度的1/3之间。3.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，还包括加固机构，所述加固机构包括：第一安装板，设置于所述感应线圈的第一端，且开设有供所述石英管穿设的第一通孔；第二安装板，设置于所述感应线圈的第二端，且开设有供所述石英管穿设的第二通孔；多个固定杆，连接于所述第一安装板与所述第二安装板之间，且沿所述感应线圈的周向间隔排布。4.根据权利要求3所述的制备装置，其特征在于，还包括：驱动机构，沿所述石英管的轴向设置于所述石英管的一侧，用于驱动所述加固机构沿所述石英管的轴向移动，使所述加固机构带动所述感应线圈移动。5.根据权利要求4所述的制备装置，其特征在于，所述驱动机构包括：承载板，沿所述石英管的轴向设置于所述石英管的一侧；丝杆和第一滑杆，所述丝杆和第一滑杆间隔设置于所述承载板上，且均沿所述石英管的轴向延伸并穿设于所述加固机构；电机，与所述丝杆的一端传动连接，以驱动所述丝杆转动。6.根据权利要求5所述的制备装置，其特征在于，所述驱动机构还包括：第二滑杆，设置于所述承载板上，且沿所述石英管的轴向延伸并穿设于所述加固机构；其中，所述第二滑杆和所述第一滑杆分别位于所述丝杆的两侧。7.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述制备装置兼作外延反应装置。8.一种反应器表面涂层的制备方法，其特征在于，应用于权利要求1至7中任一项所述的制备装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄帅帅，钟国仿，肖蕴章，陈炳安，
申请(专利权)人：深圳市纳设智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：