CN217006621U - 一种高性能碳化硅材料腐蚀炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高性能碳化硅材料腐蚀炉，属于碳化硅材料生产技术领域；包括加热炉和位于加热炉炉腔内的坩埚；所述坩埚内放置有具有网孔的篮体，所述篮体内间隔设置有多层可开启的网框，所述网框内用于放置碳化硅材料；相邻两层网框之间设置有搅拌装置和温度检测装置；本实用新型实现多片碳化硅材料同步腐蚀，提高了腐蚀效率，腐蚀过程的控制精度高，本实用新型与传统的腐蚀炉相比，具有时间温度可控、高效方便、安全的特性。

Description

一种高性能碳化硅材料腐蚀炉

技术领域

本实用新型属于碳化硅材料生产技术领域，具体是一种高性能碳化硅材料腐蚀炉。

背景技术

现代科技许多领域需要高频率、大功率、耐高温、化学稳定性好，可以在强辐射环境中工作，碳化硅拥有宽带隙、高临界场强、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优势，在高温、高频、大功率、光电子和抗辐射等方面具有巨大的潜力。根据密排结构的不同，碳化硅晶体可以分为200多种晶体结构，碳化硅器件的发展离不开碳化硅衬底上的外延技术发展，但是碳化硅衬底上的缺陷会影响外延及器件的性能及良率可靠性。因此，碳化硅衬底材料中的位错被广泛研究。为了揭示碳化硅中的缺陷，熔盐湿法腐蚀似乎是最有效的，在450–570℃下使用的熔融氢氧化钾成为一种标准的腐蚀技术。在碳化硅晶体中，有缺陷的部位存在较大的应力，腐蚀的速度比晶体中无缺陷的部位快，所以会形成腐蚀坑，对于不同的位错，形成的腐蚀坑形状及其大小也不一样，过去几十年的大量研究表明，这种传统的蚀刻技术揭示了不同类型的位错、微管及其他晶体缺陷。

对于市场中现有的腐蚀炉，基本满足腐蚀需求，但仍然存在许多不足，如：腐蚀时不能够同步腐蚀多个碳化硅材料，对于可以腐蚀多个碳化硅材料的腐蚀炉也依然存在不同腐蚀位置的温度不同，腐蚀速率不一致，对缺陷的精准表征造成不便。垂直放多个碳化硅材料时受空间制约性大，例如CN102607923A。腐蚀炉中产生的碱性蒸汽对设备安全及操作人员健康产生严重影响。在加热过程中显示温度为坩埚外温度，与坩埚内腐蚀液温度存在一定差异，影响实验精度。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种高性能碳化硅材料腐蚀炉；目的在于解决碳化硅材料的精准控制腐蚀问题，这对位错缺陷进行有效的表征与分析对单晶工艺及外延工艺改进优化进而提高器件性能至关重要。

本实用新型采取的技术方案为：

一种高性能碳化硅材料腐蚀炉，包括加热炉和位于加热炉炉腔内的坩埚；所述坩埚内放置有具有网孔的篮体，所述篮体内间隔设置有多层可开启的网框，所述网框内用于放置碳化硅材料；相邻两层网框之间设置有搅拌装置和温度检测装置。

进一步的，所述篮体连接有升降装置。

进一步的，所述坩埚顶部设置有炉盖，所述炉盖与篮体相连接。

更进一步，所述温度检测装置与升降装置分别与控制器连接。

进一步的，多层网框之间通过三根镍管连接固定，其中一根镍管可拆卸连接在网框的开口处，用于对网框开启或关闭，其余两根镍管与网框固定连接。

更进一步，温度检测装置设置在与网框固定连接的一根镍管内。

进一步的，所述加热炉下方设置有磁力发生装置，所述搅拌装置为磁力搅拌转子。

更进一步，所述加热炉和磁力发生装置的外部设置有保护罩，所述保护罩顶部设置有排风装置。

更进一步，所述保护罩与加热炉之间设置有保温层。

进一步的，所述篮体的材质为镍。

本实用新型相对于现有技术所产生的有益效果为。

1、本实用新型采用篮体的结构设计巧妙，易于实现，操作简捷安全。篮体设置有多层的网框可以实现多片碳化硅材料同步腐蚀，显著提高腐蚀效率。

2、本实用新型的实验精度高，镍篮中的每一楼层均配备磁铁搅拌子搅拌腐蚀液使得碳化硅材料周围的腐蚀温度及浓度均匀，每一层中还配备热电偶，能够准确获取腐蚀温度。

3、采用计算机控制腐蚀镍篮的升降，可以精准控制腐蚀时间，此外热电偶反馈的温度可以在计算机中形成时间温度曲线。

本实用新型与传统的腐蚀炉相比，具有时间温度可控、高效方便、安全等特性。

附图说明

图1为本实用新型所述腐蚀炉的结构示意图。

图2为本实用新型所述镍篮的俯视图。

其中，1为加热炉保护罩，2为托盘，3为强力磁铁，4为保温材料，5为加热炉，6为坩埚，7为第一镍管，8为镍网框，9为碳化硅晶片，10为磁铁搅拌子，11为微型计算机，12为热电偶，13为镍质炉盖，14为升降电动机，15为第二镍管，16为微型防爆电机，17为第三镍管，18为通风设备。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面结合实施例及附图详细说明本实用新型的技术方案，但保护范围不被此限制。

如图1所示，本实施例具体为一种碳化硅材料腐蚀炉，包括以下部分：

最外部的加热炉保护罩1，加热炉保护罩1带有通风设备18，加热炉保护罩1内部安装加热炉的各个配件。

加热炉5设置在加热炉保护罩1内，是一个没有顶盖的内嵌电阻加热丝的耐热陶瓷筒，耐热陶瓷周围充满保温材料4。镍质的坩埚6位于加热炉5内；坩埚6内用于盛放氢氧化钾等腐蚀剂，加热炉5用于加热坩埚6。坩埚6内放置有具有网孔的镍篮，即本实用新型所述的篮体，镍篮有多层构成，位于镍坩埚内；其中每一层中都包括碳化硅晶片9的放置区，即镍网框8；两个相邻的镍网框8之间，即各层之间放置有磁铁搅拌子10，在镍篮中的镍网框8可以将碳化硅晶片9和磁铁搅拌子10进行分离，防止磁铁搅拌子10将碳化硅晶片撞碎；上下多层的镍网框8之间由三个底端封闭的镍管连接，其中第一镍管7、第二镍管15与镍网框8固定连接，第二镍管15顶部连接有升降电动机14，用于将镍篮整体取出或放入；第一镍管7内部装有多个热电偶，每个热电偶对应检测一层的温度；热电偶12记录的温度储存在微型计算机11中，此外微型计算机11还用于控制镍篮的自动升降，微型计算机11位于加热炉5外部，用于控制并记录加热炉5中镍篮每层的实时温度，并按照设定时间可以控制镍篮的升降。

坩埚6上部有镍质炉盖13，安装在第二镍管15上且可以随着镍篮的升降而升降。第三镍管17可以移动，用于取放待腐蚀的碳化硅晶片9，具体是镍网框8的开口有预留孔，第三镍管17垂直插入预留孔中锁定晶片（参见图2）。

磁铁搅拌子10为表面镀镍的强力磁铁，位于镍篮中的磁铁搅拌区。微型防爆电机16位于加热炉保护罩1的底部，通过转轴连接托盘2，托盘2上固定有两块强力磁铁3，微型防爆电机16的转动带动托盘2的转动，托盘2上连接两块强力磁铁3转动，磁铁转动产生旋转磁场带动镍篮中的磁铁搅拌子10转动。

操作时将第三镍管17垂直拔出，将碳化硅晶片9水平插入，将第三镍管17垂直插入预留孔中锁定晶片，通过控制微型计算机11开关通风设备18，此外通过控制微型计算机11调节升降电动机14转动使得镍篮下降，镍篮进入到坩埚6的熔融氢氧化钾腐蚀液中，微型防爆电机16转动会带动托盘2上的磁铁3转动，转动的磁铁产生的磁场会带动镍篮中的磁铁搅拌子10转动，起到搅拌作用确保温度一致，当晶片的腐蚀时间达到预设时间时，打开镍质炉盖13，微型计算机11控制将镍篮提起。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (10)

1.一种高性能碳化硅材料腐蚀炉，包括加热炉（5）和位于加热炉（5）炉腔内的坩埚（6）；其特征在于，所述坩埚（6）内放置有具有网孔的篮体，所述篮体内间隔设置有多层可开启的网框，所述网框内用于放置碳化硅材料；相邻两层网框之间设置有搅拌装置和温度检测装置。

2.根据权利要求1所述的一种高性能碳化硅材料腐蚀炉，其特征在于，所述篮体连接有升降装置。

3.根据权利要求2所述的一种高性能碳化硅材料腐蚀炉，其特征在于，所述坩埚（6）顶部设置有炉盖，所述炉盖与篮体相连接。

4.根据权利要求3所述的一种高性能碳化硅材料腐蚀炉，其特征在于，所述温度检测装置与升降装置分别与控制器连接。

5.根据权利要求1所述的一种高性能碳化硅材料腐蚀炉，其特征在于，多层网框之间通过三根镍管连接固定，其中一根镍管可拆卸连接在网框的开口处，用于对网框开启或关闭，其余两根镍管与网框固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种高性能碳化硅材料腐蚀炉，其特征在于，温度检测装置设置在与网框固定连接的一根镍管内。

7.根据权利要求1所述的一种高性能碳化硅材料腐蚀炉，其特征在于，所述加热炉（5）下方设置有磁力发生装置，所述搅拌装置为磁力搅拌转子。

8.根据权利要求7所述的一种高性能碳化硅材料腐蚀炉，其特征在于，所述加热炉（5）和磁力发生装置的外部设置有保护罩，所述保护罩顶部设置有排风装置。

9.根据权利要求8所述的一种高性能碳化硅材料腐蚀炉，其特征在于，所述保护罩与加热炉（5）之间设置有保温层。

10.根据权利要求1所述的一种高性能碳化硅材料腐蚀炉，其特征在于，所述篮体的材质为镍。

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