CN213977956U - 石英表面熏碳装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种石英表面熏碳装置，该石英表面熏碳装置包括反应承载结构、加热器、第一蒸发瓶、保护气体气瓶和导流组件，所述反应承载结构内部具有容纳腔，用于盛放待熏石英件；所述加热器设置在所述反应承载结构的外部；所述第一蒸发瓶通过所述导流组件分别连通所述容纳腔和保护气体气瓶，并且所述导流组件延伸至所述容纳腔内部，所述导流组件上设有多个排气口，所述待熏石英件位于所述多个排气口的正下方。该石英表面熏碳装置通过设置排气口、加热器与待熏石英舟的相对位置，能定量可控的在较大尺寸的石英舟上熏制一层均匀致密的碳膜，有效隔绝了石英与晶体，高效可控。

Description

石英表面熏碳装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制备技术领域，具体涉及一种石英表面熏碳装置。

背景技术

高纯度半导体晶体一般通过区域熔炼的方法提升原料的纯度，之后用直拉法生长单晶。在这两个过程中，区域熔炼能大幅度提高晶体的纯度。

作为区熔提纯容器的石英舟在提纯过程中起着至关重要的作用，因区熔过程也是一个材料的熔化凝固过程，半导体原料熔化时会与石英舟表面粘润。另外如InSb等半导体晶体和石英舟的膨胀系数相差很大，在凝固时易产生应力，导致石英舟的开裂。石英舟一旦开裂，熔融态晶体会流出，这时只能中断区熔提纯然后更换新的石英舟才能继续进行提纯。更换石英舟可能会引入新杂质从而降低了区熔后多晶锭条的电子迁移率等关键技术指标，而且还会提高生产成本。

目前主要采用的解决方法为在石英舟表面熏制一层碳层，起到隔绝石英与晶体的作用，但是现有的方法中仍存在碳层致密性不足的弊端。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种石英表面熏碳装置，该石英表面熏碳装置通过设置排气口、加热器与待熏石英舟的相对位置，能定量可控的在较大尺寸的石英舟上熏制一层均匀致密的碳膜，有效隔绝了石英与晶体，高效可控，以解决现有技术中晶体脱舟过程中晶体与石英不浸润而导致石英承载装置破损的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种石英表面熏碳装置。

该石英表面熏碳装置包括反应承载结构、加热器、第一蒸发瓶、保护气体气瓶和导流组件，其中：

所述反应承载结构内部具有容纳腔，用于盛放待熏石英件；所述加热器设置在所述反应承载结构的外部；

所述第一蒸发瓶通过所述导流组件分别连通所述容纳腔和保护气体气瓶，并且所述导流组件延伸至所述容纳腔内部，所述导流组件上设有多个排气口，所述待熏石英件位于所述多个排气口的正下方。

进一步的，所述反应承载结构为两端开口的承载管，所述反应承载结构的两端开口处分别设有真空法兰。

进一步的，所述加热器包括电炉丝，所述电炉丝沿周向设置在所述反应承载结构的外侧。

进一步的，还包括第二蒸发瓶，所述第二蒸发瓶为空瓶；所述第二蒸发瓶与所述第一蒸发瓶配合，并且所述第一蒸发瓶通过所述第二蒸发瓶外接所述保护气体气瓶。

进一步的，所述导流组件包括第一导流管、第二导流管和第三导流管，所述第一蒸发瓶通过所述第二导流管连通所述第二蒸发瓶，所述第二蒸发瓶通过所述第一导流管外接保护气体气瓶；所述第一蒸发瓶通过所述第三导流管连通所述容纳腔，所述多个排气口开设在延伸至所述容纳腔内的所述第三导流管上。

进一步的，所述第三导流管的进气端连接在所述第一蒸发瓶的顶部，所述第二导流管的出气端延伸至所述第一蒸发瓶的底部；所述第二导流管的进气端连接在所述第二蒸发瓶的顶部，所述第一导流管的出气端延伸至所述第二蒸发瓶的底部；所述第一导流管的进气端连通所述保护气体气瓶。

进一步的，所述的装置还包括真空泵，所述真空泵通过第四导流管连通所述容纳腔，并且所述真空泵位于与所述第一蒸发瓶相对的一侧。

进一步的，所述第一导流管上设有气体调节阀，所述气体调节阀与所述真空泵配合。

进一步的，所述第三导流管上设有气体流量计。

进一步的，所述第四导流管上设有真空计。

本实用新型通过设置排气口、电炉丝与待熏石英舟的相对位置，以及通过调节气体调节阀和真空泵，能定量可控的在较大尺寸的石英舟上熏制一层均匀致密的碳膜，有效隔绝了石英与晶体，高效可控。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型中石英表面熏碳装置的结构示意图。

图中：

1、反应承载结构；2、电炉丝；3、第一蒸发瓶；4、第二蒸发瓶；5、真空泵；6、排气口；7、真空法兰；8、保护气体气瓶；9、气体调节阀；10、气体流量计；11、真空计；12、待熏石英舟。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型公开了一种石英表面熏碳装置，如图1所示，该石英表面熏碳装置包括反应承载结构1、加热器、第一蒸发瓶3、保护气体气瓶8和导流组件，其中：反应承载结构1内部具有容纳腔，用于盛放待熏石英件，加热器设置在反应承载结构1的外部，用于对反应承载结构1进行加热；第一蒸发瓶3用于盛放液体，第一蒸发瓶3通过导流组件分别连通容纳腔和保护气体气瓶8，并且导流组件延伸至容纳腔内部，导流组件上设有多个排气口6，待熏石英舟12位于多个排气口6的正下方，因而使得第一蒸发瓶3内的液体被保护气体携带而经由导流组件并通过排气口6排出，而且由于加热器的加热作用，液体在容纳腔内分解并均匀沉积在待熏件的表面，形成保护层。

作为本实用新型的另一种实施例，反应承载结构1为两端开口的承载管，如图1所示，反应承载结构1的两端开口处分别设有真空法兰7。

作为本实用新型的另一种实施例，加热器包括电炉丝2，如图1所示，电炉丝2沿周向设置在反应承载结构1的外侧。

作为本实用新型的另一种实施例，石英表面熏碳装置还包括第二蒸发瓶4，第二蒸发瓶4为空瓶；如图1所示，第二蒸发瓶4与第一蒸发瓶3配合，并且第一蒸发瓶3通过第二蒸发瓶4外接保护气体气瓶8。

第一蒸发瓶3和第二蒸发瓶4需要配合使用，第二蒸发瓶4起到防止第一蒸发瓶3内液体倒吸，保护气体调节阀9的作用。例如，第一蒸发瓶3中盛放丙酮，其中第二导流管的出气端需插进液面以内，第三导流管的进气端远离液面，连接在第一蒸发瓶3的顶部。

保护气体带丙酮气体通过排气口6喷射到待熏石英舟表面，经电炉丝加热后沉积一层致密均匀的碳层，也即采用氩气带丙酮的方式，在反应承载管内部热分解而产生碳，均匀沉积在石英舟表面。

作为本实用新型的另一种实施例，导流组件包括第一导流管、第二导流管和第三导流管，如图1所示，第一蒸发瓶3通过第二导流管连通第二蒸发瓶4，第二蒸发瓶4通过第一导流管外接保护气体气瓶8；第一蒸发瓶3通过第三导流管连通容纳腔，多个排气口6开设在延伸至容纳腔内的第三导流管上。

作为本实用新型的另一种实施例，第三导流管的进气端连接在第一蒸发瓶3的顶部，第二导流管的出气端延伸至第一蒸发瓶3的底部；第二导流管的进气端连接在第二蒸发瓶4的顶部，第一导流管的出气端延伸至第二蒸发瓶4的底部；第一导流管的进气端连通保护气体气瓶8，如图1所示。

作为本实用新型的另一种实施例，石英表面熏碳装置还包括真空泵5，如图1所示，真空泵5通过第四导流管连通容纳腔，并且真空泵5位于与第一蒸发瓶3相对的一侧。

作为本实用新型的另一种实施例，第一导流管上设有气体调节阀9，气体调节阀9与真空泵5配合。

保护气体气量通过气体调节阀9进行精确调节，配合后端真空泵5与真空计11，控制整个反应气氛中气体的量，从而间接控制丙酮含量。

作为本实用新型的另一种实施例，第三导流管上设有气体流量计10。

作为本实用新型的另一种实施例，第四导流管上设有真空计11。

以下对本实用新型中石英表面熏碳装置的具体操作方法进行详细描述。

在第一蒸发瓶3中放置充足的丙酮；将待熏石英舟12推至排气口6正下方，使排气口6正对待熏石英舟12表面，安装好反应承载管1两端真空法兰7；

加热电炉丝至反应承载管1温度达到丙酮热裂解温度并恒温一段时间；

打开氩气气瓶8，氩气调节阀9和真空泵5，调节上述装置使真空计11达到预期数值，保持一段时间，进行石英舟表面碳层沉积过程；

关闭氩气气瓶8，氩气调节阀9和真空泵5，电炉丝保持加热状态稳定一段时间后断电；

待反应承载管1内部温度降至室温，打开前后真空法兰7，小心取出熏制好的石英舟。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列部件不必限于清楚地列出的那些部件，而是可包括没有清楚地列出的或对于部件固有的其它部件。

在本发明中，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“左”、“右”、“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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或者组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或者位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或者连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明中涉及的“第一”、“第二”等的描述，该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种石英表面熏碳装置，其特征在于，包括反应承载结构(1)、加热器、第一蒸发瓶(3)、保护气体气瓶(8)和导流组件，其中：

所述反应承载结构(1)内部具有容纳腔，用于盛放待熏石英件；所述加热器设置在所述反应承载结构(1)的外部；

所述第一蒸发瓶(3)通过所述导流组件分别连通所述容纳腔和保护气体气瓶(8)，并且所述导流组件延伸至所述容纳腔内部，所述导流组件上设有多个排气口(6)，所述待熏石英件位于所述多个排气口(6)的正下方。

2.根据权利要求1所述的石英表面熏碳装置，其特征在于，所述反应承载结构(1)为两端开口的承载管，所述反应承载结构(1)的两端开口处分别设有真空法兰(7)。

3.根据权利要求2所述的石英表面熏碳装置，其特征在于，所述加热器包括电炉丝(2)，所述电炉丝(2)沿周向设置在所述反应承载结构(1)的外侧。

4.根据权利要求1或2所述的石英表面熏碳装置，其特征在于，还包括第二蒸发瓶(4)，所述第二蒸发瓶(4)为空瓶；所述第二蒸发瓶(4)与所述第一蒸发瓶(3)配合，并且所述第一蒸发瓶(3)通过所述第二蒸发瓶(4)外接所述保护气体气瓶(8)。

5.根据权利要求4所述的石英表面熏碳装置，其特征在于，所述导流组件包括第一导流管、第二导流管和第三导流管，所述第一蒸发瓶(3)通过所述第二导流管连通所述第二蒸发瓶(4)，所述第二蒸发瓶(4)通过所述第一导流管外接保护气体气瓶(8)；所述第一蒸发瓶(3)通过所述第三导流管连通所述容纳腔，所述多个排气口(6)开设在延伸至所述容纳腔内的所述第三导流管上。

6.根据权利要求5所述的石英表面熏碳装置，其特征在于，所述第三导流管的进气端连接在所述第一蒸发瓶(3)的顶部，所述第二导流管的出气端延伸至所述第一蒸发瓶(3)的底部；所述第二导流管的进气端连接在所述第二蒸发瓶(4)的顶部，所述第一导流管的出气端延伸至所述第二蒸发瓶(4)的底部；所述第一导流管的进气端连通所述保护气体气瓶(8)。

7.根据权利要求5所述的石英表面熏碳装置，其特征在于，所述的装置还包括真空泵(5)，所述真空泵(5)通过第四导流管连通所述容纳腔，并且所述真空泵(5)位于与所述第一蒸发瓶(3)相对的一侧。

8.根据权利要求7所述的石英表面熏碳装置，其特征在于，所述第一导流管上设有气体调节阀(9)，所述气体调节阀(9)与所述真空泵(5)配合。

9.根据权利要求7所述的石英表面熏碳装置，其特征在于，所述第三导流管上设有气体流量计(10)。

10.根据权利要求9所述的石英表面熏碳装置，其特征在于，所述第四导流管上设有真空计(11)。

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