本发明专利技术公开一种垂直式碳化硅高温氧化装置，其包括：双层石英管嵌套结构，其包括外层石英管及镶嵌于外层石英管中的内层石英管，其中，该内、外层石英管之间形成一环形空腔，双层石英管嵌套结构两端分别通过一密封结构固定装配，令内、外层石英管之间相互隔绝；射频加热组件，其包括保温件、加热件及加热驱动件，其中，加热件与内层石英管之间形成一间隙；密封结构中设置有数个与环形空腔相连通气孔；内层石英管两端紧密安装有一进气端部件及出气端部件，该进气端部件及出气端部件分别设有与所述内层石英管的内腔连通的第二进气口及第二出气口。本发明专利技术具有简易、灵活、多用、压力调节范围宽、易于控制、有较高氧化温度等诸多优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高温氧化
，特指ー种垂直式碳化硅高温氧化装置，该装置不但能够实现碳化硅材料的干氧或湿氧氧化，而且还能够在真空或其它气氛下进行原位退火，以满足碳化硅功率器件的制备要求。
技术介绍
碳化硅(SiC)是ー种重要的宽带隙半导体材料，在高温、高频和大功率器件等领域有着巨大的应用潜力。和传统的硅(Si)材料相比，SiC拥有明显的优势，比如，其禁带宽度是Si的3倍，饱和电子漂移速率是Si的2. 5倍，击穿电场是Si的10倍。除了以上优点外，SiC还是众多化合物半导体中唯--种可以自身形成氧化物(SiO2)的化合物半导体，而SiO2本身又是半导体器件制备エ艺中最常用的绝缘介质材料，因而SiC材料可以与传统的Si器件制备エ艺相兼容。SiC功率金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)便是体现上述SiC优越性能的典型器件。传统的Si基MOSFET由于其在较高电压下有着很大的导通电阻，往往无法在大功率领域使用。因而，人们不得不使用Si基绝缘栅门极晶体管(IGBT)来作为耐高压器件。相比之下，SiC由于有着更高的击穿电场，相同耐压下其漂移层的厚度要比Si材料薄很多，因此SiC MOSFET的导通电阻要远远小于SiMOSFET。另外，SiC MOSFET是ー种单极性器件，其功率损失要明显低于现在广泛使用的SilGBT。目前，国际上已经将600V和1200V SiC MOSFET商品化，并且随着其商品化程度不断提高SiC MOSFET有望在未来代替现有的Si IGBT而成为高温大功率器件领域的首选。由于SiC MOSFET的栅电极的制备需要对SiC表面进行氧化处理，并且器件性能的可靠性与氧化层及SiC的界面有着密切的关系，因此SiC的氧化工艺对于该器件的制备是至关重要的。然而，与Si材料700-800°C左右的氧化温度相比，SiC通常需要在1300°C左右氧化数小时才能获得所需的氧化层厚度，且为了减少Si02与SiC界面的缺陷密度，氧化エ艺完成后往往还需要在ー氧化ニ氮(N2O)氛围中进行原位退火。显然，现有的氧化装置已无法满足的SiC材料的氧化工艺要求。因此，如何设计ー种满足SiC氧化工艺要求的高温氧化装置已成为一个亟待解决的课题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供ー种垂直式碳化硅高温氧化装置，该装置不但能够实现SiC材料的干氧或湿氧氧化，而且还能够在真空或其它气氛下进行原位退火，以满足SiC功率器件的制备要求。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了下述技术方案该氧化装置包括双层石英管嵌套结构，该双层石英管嵌套结构包括一垂直放置的外层石英管及内嵌于外层石英管中的内层石英管，其中，该内、外层石英管之间形成一环形空腔，双层石英管嵌套结构两端分别通过一密封结构固定装配，令内、外层石英管之间相互隔绝；射频加热组件，该射频加热组件包括贴合固定于外层石英管内壁的保温件、贴合固定于保温件上的加热件及包覆于外层石英管外表面的加热驱动件，其中，加热件与内层石英管之间形成ー间隙；所述的密封结构中设置有数个与所述环形空腔相连通的气孔；内层石英管两端以可拆装的方式紧密安装有一进气端部件及出气端部件，该进气端部件及出气端部件分别设有与所述内层石英管的内腔连通的第二进气ロ及第ニ出气ロ。进ー步而言，上述技术方案中，所述的密封结构包括固定安装于所述双层石英管嵌套结构两端的法兰盘和密封压环；所述的法兰盘上开设有通孔，该通孔包括与内层石英管配合的第一安装位以及与外层石英管配合的第二安装位，该第一安装位及第ニ安装位在法兰盘上下端面处形成有用于安装密封件的倒角。进ー步而言，上述技术方案中，所述的密封压环紧密固定于法兰盘底部，且所述的外层石英管镶嵌于法兰盘的第二安装位中，所述的密封压环与法兰盘上第二安装位端ロ的倒角处设置有第一密封圈，令外层石英管的端ロ密封安装于法兰盘中。 进ー步而言，上述技术方案中，所述的进气端部件包括一主体以及成型于主体下端的底板，该主体上成型设有贯通其内腔的通孔和所述的第二进气ロ，该主体上紧密安装有一可密封其通孔的盘盖，其之间并通过第三密封圈密封。进ー步而言，上述技术方案中，所述进气端部件通过底板稳固安装于所述的法兰盘上，且其内腔与所述的内层石英管的内腔相连通；该底板与法兰盘上第一安装位端ロ的倒角处设置有第二密封圈，令内层石英管的端ロ密封安装于法兰盘中。进ー步而言，上述技术方案中，所述的密封结构中与环形空腔相连通的气孔设置于法兰盘上，并且位于上方的密封结构中的法兰盘上设置的气孔构成用于气体进入的第一进气ロ ；位于下方密封结构中的法兰盘上设置的气孔构成用于气体排出的第一出气ロ。进ー步而言，上述技术方案中，所述的第一进气口和第一出气ロ均由法兰盘侧面连通至所述的第二安装位处，以与所述的环形腔体连通。进ー步而言，上述技术方案中，所述的保温件为碳毡保温层；所述的加热件为筒状石墨感应加热体；所述的加热驱动件为感应加热线圏。进ー步而言，上述技术方案中，所述法兰盘和密封压环均设有水冷结构。进ー步而言，上述技术方案中，所述的进气端部件及出气端部件均设有水冷结构。采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比较具有如下有益效果I、本专利技术采用双石英管结构和射频感应加热，使得该装置具有加热效率高，升温速率高、温度易于控制等优点，且能实现高达1500°C的氧化温度，以充分满足SiC氧化需求。2、本专利技术中双石英管结构和射频感应加热的结构设计突破了以往氧化设备单ー使用目的的局限性，不但可进行常压高温氧化，也可以在低压下氧化，还可以选择通入其它气体进行氧化后原位退火，达到了ー种设备多种用途的目的。3、本专利技术采用双石英管结构，并通过密封结构隔离密封，解决了内层石英管中的氧气进入到外层石英管中的问题，从而在使用过程中不会因氧气的进入而射频加热组件燃烧，确保了实验过程中的安全性。4、本专利技术排出的气体可以进行统ー的收集，环境洁净，不产生污染。5、本专利技术将石墨感应加热体、碳毡等部件与氧气或其它易燃气体隔离，突破了射频加热方式无法在氧气氛围下进行加热的限制，大大提高了本专利技术操作的安全性。附图说明图I是本专利技术的结构 示意图；图2是本专利技术中密封结构的结构示意图；图3是本专利技术中位于双层石英管嵌套结构顶部的法兰盘的剖视图；图4是本专利技术中法兰盘的主视图；图5是本专利技术中法兰盘的后视图；图6是本专利技术中位于双层石英管嵌套结构底部的法兰盘的剖视图；图7是本专利技术中进气端部件的剖视图；图8是本专利技术中出气端部件的剖视图；图9是本专利技术中出气端部件的主视图；附图标记说明I双层石英管嵌套结构10环形空腔 11外层石英管12内层石英管 2密封结构 201第ー进气ロ 202第…出气ロ21法兰盘 211第--·安装位 212第二安装位 213倒角214倒角215螺孔 22密封压.环 221螺孔3射频加热组件30间隙 31保温件 32加热件33加热驱动件 4进气端部件 40第一.进气ロ 41主体42底板螺孔 43通孔 44盘盖5出气端部件 K)第二出气ロ 51主体 52底板521螺孔 61第一密封園 62第二密封圈 63第五密封園7螺钉具体实施例方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术进ー步说明。见图1、2所示，ー种垂直式碳化硅高温氧化装置，其包括双层石英管嵌套结构I、密本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种垂直式碳化硅高温氧化装置，其特征在于该氧化装置包括 双层石英管嵌套结构，该双层石英管嵌套结构包括一垂直放置的外层石英管及内嵌于外层石英管中的内层石英管，其中，该内、外层石英管之间形成一环形空腔，双层石英管嵌套结构两端分别通过一密封结构固定装配，令内、外层石英管之间相互隔绝； 射频加热组件，该射频加热组件包括贴合固定于外层石英管内壁的保温件、贴合固定于保温件上的加热件及包覆于外层石英管外表面的加热驱动件，其中，加热件与内层石英管之间形成ー间隙； 所述的密封结构中设置有数个与所述环形空腔相连通的气孔；内层石英管两端以可拆装的方式紧密安装有一进气端部件及出气端部件，该进气端部件及出气端部件分别设有与所述内层石英管的内腔连通的第二进气ロ及第ニ出气ロ。2.根据权利要求I所述的ー种垂直式碳化硅高温氧化装置，其特征在于所述的密封结构包括固定安装于所述双层石英管嵌套结构两端的法兰盘和密封压环；所述的法兰盘上开设有通孔，该通孔包括与内层石英管配合的第一安装位以及与外层石英管配合的第二安装位，该第一安装位及第ニ安装位在法兰盘上下端面处形成有用于安装密封件的倒角。3.根据权利要求2所述的ー种垂直式碳化硅高温氧化装置，其特征在于所述的密封压环紧密固定于法兰盘底部，且所述的外层石英管镶嵌于法兰盘的第二安装位中，所述的密封压环与法兰盘上第二安装位端ロ的倒角处设置有第一密封圈，令外层石英管的端ロ密封安装于法兰盘中。4.根据权利要求I所述的ー种垂直式碳...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙国胜，董林，王雷，赵万顺，刘兴昉，闫果果，郑柳，
申请(专利权)人：东莞市天域半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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