CN116288735B - 一种碳化硅籽晶粘贴设备 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种碳化硅籽晶粘贴设备，涉及碳化硅生产领域，其包括机柜、控制装置、加热装置、排风装置及均流装置，排风装置通过调节风机频率使排风管的排风压力恒定，可以提高籽晶粘贴在时间维度上的散热均匀性，均流装置通过多个均流板均匀流向排风管的气流，可以提高籽晶粘贴在空间维度上的散热均匀性，二者结合就可以有效提高碳化硅籽晶粘贴时的散热均匀性，从而提高碳化硅籽晶粘贴质量，进而提高碳化硅晶体的生长质量。

Description

一种碳化硅籽晶粘贴设备

技术领域

本发明涉及碳化硅生产领域，具体而言，涉及一种碳化硅籽晶粘贴设备。

背景技术

作为第三代半导体材料的代表，碳化硅（SiC）具有宽禁带、高击穿电场、高热导率、高饱和电子迁移率等特点，因此采用碳化硅材料制备的半导体器件适用于高电压、大电流、高温、高频等场景，前景十分广阔。

籽晶是碳化硅晶体生长的基底，使用时通常与托盘粘贴在一起后置于长晶炉内，为炉内碳化硅晶体的生长提供基础晶格结构。籽晶粘贴质量是影响晶体生长质量的重要因素之一，但是现有的籽晶粘贴设备普遍存在籽晶粘贴质量不高的问题。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种碳化硅籽晶粘贴设备，其能够有效提高碳化硅籽晶粘贴时的散热均匀性，从而提高碳化硅籽晶粘贴质量，进而提高碳化硅晶体生长质量。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种碳化硅籽晶粘贴设备，包括：

机柜，所述机柜的侧壁开设有进风口；

控制装置，所述控制装置设置于所述机柜内；

加热装置，所述加热装置设置于所述机柜内且与所述控制装置电连接，用于支撑且加热籽晶，以使所述籽晶粘贴于托盘；

排风装置，所述排风装置包括排风管和设置于所述排风管的风机和压力传感器，所述排风管设置于所述机柜的顶壁，所述风机和所述压力传感器分别与所述控制装置电连接，所述压力传感器用于检测所述排风管的排风压力，所述控制装置用于根据所述排风管的排风压力控制所述风机的频率，以使所述排风管的排风压力恒定；

均流装置，所述均流装置包括多个均流板，所述多个均流板均竖直设置于所述机柜的顶壁内侧，用于均匀流向所述排风管的气流。

在可选的实施方式中，所述排风管竖直设置，所述多个均流板绕所述排风管的轴线均匀间隔排布。

在可选的实施方式中，所述多个均流板顶部均可拆卸连接于所述机柜的顶壁内侧，底部均与所述加热装置间隔设置。

在可选的实施方式中，沿从所述机柜侧壁至所述排风管的轴线的方向，所述均流板的底部与所述机柜的顶壁的距离逐渐减小。

在可选的实施方式中，所述机柜的侧壁设置有出风口，所述出风口位于所述机柜的后侧，所述进风口分别位于所述机柜的左侧和右侧。

在可选的实施方式中，所述出风口包括沿竖直方向间隔排布的多行出风孔，沿从下到上的方向，每行出风孔的数量逐渐增多且孔径逐渐减小。

在可选的实施方式中，所述加热装置上设置有多个温度传感器，所述多个温度传感器分别与所述控制装置电连接，用于检测所述籽晶不同部位的温度，所述控制装置用于根据所述籽晶不同部位的温度调节所述加热装置对应位置的加热温度，以使所述籽晶不同部位的温度相同。

在可选的实施方式中，所述机柜的内部设置有水平延伸的隔板，所述隔板将所述机柜的内腔分隔为工作室和控制室，所述工作室位于所述控制室的上方，所述加热装置和所述均流装置均位于所述工作室内且所述加热装置安装于所述隔板上，所述控制装置位于所述控制室内。

在可选的实施方式中，所述控制装置包括控制器和触摸屏，所述触摸屏、所述加热装置、所述风机及所述压力传感器分别与所述控制器电连接。

在可选的实施方式中，所述控制室内设置有配重块。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本碳化硅籽晶粘贴设备包括机柜、控制装置、加热装置、排风装置及均流装置，机柜的侧壁开设有进风口，控制装置设置于机柜内，加热装置设置于机柜内且与控制装置电连接，用于支撑且加热籽晶，以使籽晶粘贴于托盘。排风装置包括排风管和设置于排风管的风机和压力传感器，排风管设置于机柜的顶壁，风机和压力传感器分别与控制装置电连接，压力传感器用于检测排风管的排风压力，控制装置用于根据排风管的排风压力控制风机的频率，以使排风管的排风压力恒定。均流装置包括多个均流板，多个均流板均竖直设置于机柜的顶壁内侧，用于均匀流向排风管的气流。排风装置通过调节风机频率使排风管的排风压力恒定，可以提高籽晶粘贴在时间维度上的散热均匀性，均流装置通过多个均流板均匀流向排风管的气流，可以提高籽晶粘贴在空间维度上的散热均匀性，二者结合就可以有效提高碳化硅籽晶粘贴时的散热均匀性，从而提高碳化硅籽晶的粘贴质量，进而提高碳化硅晶体的生长质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的碳化硅籽晶粘贴设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的温度传感器在加热装置上的布置示意图；

图3为本发明实施例提供的均流板和排风管在水平面上的投影示意图。

图标：10-碳化硅籽晶粘贴设备；100-机柜；102-进风口；104-出风口；110-隔板；120-工作室；130-控制室；200-控制装置；210-控制器； 230-电源模块；232-电源接口；240-变频器；300-加热装置；310-温度传感器；400-排风装置；410-排风管；420-风机；430-压力传感器；500-均流装置；510-均流板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

碳化硅的籽晶是碳化硅晶体生长的基底，使用时通常与托盘粘贴在一起后置于长晶炉内，为炉内碳化硅晶体的生长提供基础晶格结构。籽晶粘贴质量是影响晶体生长质量的重要因素之一，但是现有的籽晶粘贴设备普遍存在籽晶粘贴质量不高的问题。

针对上述情况，发明人研究发现，散热均匀性是影响籽晶粘贴质量的一个重要因素，由此提出了一种碳化硅籽晶粘贴设备，该设备通过调节风机频率使排风管的排风压力恒定以及通过设置均流装置使流向排风管的气流均匀，可以有效提高籽晶粘贴时的散热均匀性，从而提高籽晶粘贴质量。

请参照图1，本发明实施例提供了一种碳化硅籽晶粘贴设备10，用于碳化硅籽晶的粘贴。

该碳化硅籽晶粘贴设备10包括机柜100、控制装置200、加热装置300、排风装置400以及均流装置500。

机柜100的内部设置有水平延伸的隔板110，隔板110将机柜100的内腔分隔为工作室120和控制室130，工作室120位于控制室130的上方且体积大于控制室130。加热装置300和均流装置500均位于工作室120内且加热装置300安装于隔板110上，控制装置200设置于控制室130内，加热装置300与控制装置200电连接，用于支撑且加热籽晶，以使籽晶粘贴于托盘。当检测到籽晶不同部位的温度不同时，控制装置200会控制加热装置300的对应位置的加热温度改变，比如如果检测到籽晶第一部位的温度相对较低，则控制加热装置300对应的第一位置的加热温度升高，以使籽晶第一部位的温度升高，直至与其它部位温度相同；又比如如果检测到籽晶第二部位的温度相对较高，则控制加热装置300对应的第二位置的加热温度降低，以使籽晶第二部位的温度降低，直至与其它部位温度相同。

请参照图2，加热装置300上设置有多个温度传感器310，多个温度传感器310分别与控制装置200电连接，用于检测籽晶不同部位的温度，控制装置200用于根据籽晶不同部位的温度调节加热装置300对应位置的加热温度，以使籽晶不同部位的温度相同，提高了籽晶的加热均匀性。

详细地，本实施例中，温度传感器310设置有三个，三个温度传感器310呈等边三角形排布，用于检测籽晶三个部位的温度。其它实施例中，温度传感器310也可以为两个、四个或者五个。

排风装置400包括排风管410和设置于排风管410的风机420和压力传感器430，排风管410设置于机柜100的顶壁，风机420和压力传感器430分别与控制装置200电连接，压力传感器430用于检测排风管410的排风压力，控制装置200用于根据排风管410的排风压力控制风机420的频率，以使排风管410的排风压力恒定。压力传感器430设置于风机420的下方，用于检测排风管410的排风压力并反馈控制装置200。当压力传感器430检测到排风压力大于用户设定的目标排风压力时，就控制风机420频率降低，从而使风机420转速降低，以降低排风压力至用户设定值，相反如果检测到排风压力小于用户设定的目标排风压力时，就控制风机420频率升高，从而使风机420转速升高，以提高排风压力至用户设定值。

机柜100的侧壁开设有进风口102，机柜100的侧壁设置有出风口104，出风口104位于机柜100的后侧，进风口102分别位于机柜100的左侧和右侧。出风口104的设置可提进一步提高整个设备的排风效果。进一步地，出风口104包括沿竖直方向间隔排布的多行出风孔，沿从下到上的方向，每行出风孔的数量逐渐增多且孔径逐渐减小。由于风机420设置于机柜100的顶壁，因此离机柜100的顶壁越近，气流相对更密集，因此从下到上出风孔的数量逐渐增多且孔径逐渐减小，更利于气流从出风口104均匀地流出机柜100。

均流装置500包括多个均流板510，多个均流板510均竖直设置于机柜100的顶壁内侧，用于均匀流向排风管410的气流。均流板510可以根据需要采用不同的布置方式，请参照图3，本实施例中，排风管410竖直设置，多个均流板510绕排风管410的轴线均匀间隔排布，这样就可以尽可能地使流向排风管410的气流均匀。详细地，多个均流板510顶部均可拆卸连接于机柜100的顶壁内侧，且部分均流板510同时与机柜100的侧壁内侧可拆卸连接。多个均流板510采用可拆卸的方式连接于机柜100，可以方便维修保养。多个均流板510的底部均与加热装置300间隔设置，以给籽晶和托盘的粘贴留出足够的工作空间，保证籽晶粘贴的正常进行。

由于进风口102设置于机柜100的侧壁，因此离侧壁越近的位置，气流相对更密集，所以本实施例中，均流板510的底部倾斜设置，详细地，沿从机柜100侧壁至排风管410的轴线的方向，均流板510的底部与机柜100的顶壁的距离逐渐减小，也即离侧壁越近，均流板510底部的高度越低，这样就可以针对性地提高对机柜100侧壁附近的气流的均匀效果。

排风装置400通过调节风机420频率使排风管410的排风压力恒定，可以提高籽晶粘贴在时间维度上的散热均匀性，均流装置500通过多个均流板510均匀流向排风管410的气流可以提高籽晶粘贴在空间维度上的散热均匀性，二者结合就可以有效提高碳化硅籽晶粘贴时的散热均匀性，从而提高碳化硅籽晶的粘贴质量，进而提高碳化硅晶体的生长质量。

控制装置200包括控制器210和触摸屏，触摸屏、加热装置300、温度传感器310、风机420及压力传感器430分别与控制器210电连接。触摸屏的屏幕可以露出机柜100，用于显示整个设备的工况，比如排风装置400的实际排风压力、加热装置300的实际加热功率、风机420的转速和频率等，以及用于供用户输入指令，比如排风装置400的目标排风压力、加热装置300的目标加热功率等。

进一步地，控制装置200还包括电源模块230、电源接口232以及变频器240，电源模块230一方面通过电源接口232与外部电源（比如市电）电连接以取电，另一方面与控制器210和触摸屏电连接以供电。控制器210通过变频器240与风机420电连接，用于实现风机420的频率调节。

控制室130内设置有配重块，用于提高机柜100的稳定性，同时配重块可以保持洁净。

本碳化硅籽晶粘贴设备10的工作原理和过程如下：

需要粘贴籽晶时，籽晶的下表面放置于加热装置300上，托盘压住籽晶的上表面，籽晶和托盘之间具有粘贴剂，加热装置300对籽晶进行加热，籽晶开始与托盘进行粘贴，粘贴过程中，多个温度传感器310会实时监测籽晶不同部位的温度，并调节加热装置300对应位置的加热温度，以使籽晶不同部位的温度尽可能相同，从而保证籽晶粘贴的加热均匀性，使籽晶晶向稳定，粘贴牢固。

在加热装置300对籽晶进行加热的同时，风机420启动进行排气，外部空气从进风口102进入机柜100的工作室120内，然后向上流动，从出风口104和排风管410流出，从而带走加热装置300产生的热量，实现散热。在上述过程中，风机420的频率可以根据排风管410的排风压力实时调节，以使排风压力尽可能恒定，从而使进风量和排风量尽可能恒定，从而保证时间维度上的散热均匀性。同时多个均流板510的均流作用使向上流动的气流尽可能均匀，从而保证空间维度上的散热均匀性，使气流平稳均匀，利于粘贴工艺的品质提升。

因此，本碳化硅籽晶粘贴设备10可以有效提高碳化硅籽晶粘贴的散热均匀性和加热均匀性，从而提高碳化硅籽晶的粘贴质量，进而提高碳化硅晶体的生长质量。同时，各个装置模块高度集成，有利于工艺提升和环境保障。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种碳化硅籽晶粘贴设备（10），其特征在于，包括：

机柜（100），所述机柜（100）的侧壁开设有进风口（102）；

控制装置（200），所述控制装置（200）设置于所述机柜（100）内；

加热装置（300），所述加热装置（300）设置于所述机柜（100）内且与所述控制装置（200）电连接，用于支撑且加热籽晶，以使所述籽晶粘贴于托盘；

排风装置（400），所述排风装置（400）包括排风管（410）和设置于所述排风管（410）的风机（420）和压力传感器（430），所述排风管（410）设置于所述机柜（100）的顶壁，所述风机（420）和所述压力传感器（430）分别与所述控制装置（200）电连接，所述压力传感器（430）用于检测所述排风管（410）的排风压力，所述控制装置（200）用于根据所述排风管（410）的排风压力控制所述风机（420）的频率，以使所述排风管（410）的排风压力恒定；

均流装置（500），所述均流装置（500）包括多个均流板（510），所述多个均流板（510）均竖直设置于所述机柜（100）的顶壁内侧，用于均匀流向所述排风管（410）的气流。

2.根据权利要求1所述的碳化硅籽晶粘贴设备（10），其特征在于，所述排风管（410）竖直设置，所述多个均流板（510）绕所述排风管（410）的轴线均匀间隔排布。

3.根据权利要求2所述的碳化硅籽晶粘贴设备（10），其特征在于，所述多个均流板（510）顶部均可拆卸连接于所述机柜（100）的顶壁内侧，底部均与所述加热装置（300）间隔设置。

4.根据权利要求3所述的碳化硅籽晶粘贴设备（10），其特征在于，沿从所述机柜（100）侧壁至所述排风管（410）的轴线的方向，所述均流板（510）的底部与所述机柜（100）的顶壁的距离逐渐减小。

5.根据权利要求1所述的碳化硅籽晶粘贴设备（10），其特征在于，所述机柜（100）的侧壁设置有出风口（104），所述出风口（104）位于所述机柜（100）的后侧，所述进风口（102）分别位于所述机柜（100）的左侧和右侧。

6.根据权利要求5所述的碳化硅籽晶粘贴设备（10），其特征在于，所述出风口（104）包括沿竖直方向间隔排布的多行出风孔，沿从下到上的方向，每行出风孔的数量逐渐增多且孔径逐渐减小。

7.根据权利要求1所述的碳化硅籽晶粘贴设备（10），其特征在于，所述加热装置（300）上设置有多个温度传感器（310），所述多个温度传感器（310）分别与所述控制装置（200）电连接，用于检测所述籽晶不同部位的温度，所述控制装置（200）用于根据所述籽晶不同部位的温度调节所述加热装置（300）对应位置的加热温度，以使所述籽晶不同部位的温度相同。

8.根据权利要求1-7任一项所述的碳化硅籽晶粘贴设备（10），其特征在于，所述机柜（100）的内部设置有水平延伸的隔板（110），所述隔板（110）将所述机柜（100）的内腔分隔为工作室（120）和控制室（130），所述工作室（120）位于所述控制室（130）的上方，所述加热装置（300）和所述均流装置（500）均位于所述工作室（120）内且所述加热装置（300）安装于所述隔板（110）上，所述控制装置（200）位于所述控制室（130）内。

9.根据权利要求8所述的碳化硅籽晶粘贴设备（10），其特征在于，所述控制装置（200）包括控制器（210）和触摸屏，所述触摸屏、所述加热装置（300）、所述风机（420）及所述压力传感器（430）分别与所述控制器（210）电连接。

10.根据权利要求8所述的碳化硅籽晶粘贴设备（10），其特征在于，所述控制室（130）内设置有配重块。