CN217922437U - 碳化硅高温退火设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碳化硅高温退火设备，包括真空退火炉、油扩散泵及坩埚，所述真空退火炉包括炉体，所述炉体外设有炉体水道夹层，炉体顶部开口设有大盖，所述大盖上设有小盖，所述小盖上设有石英玻璃窗，所述石英玻璃窗上方设有红外测温仪；所述炉体侧壁设有抽真空口，所述抽真空口与油扩散泵的进气口相连，炉体内设有温场组件，所述坩埚设置在温场组件中。本实用新型结构紧凑，使用方便，保温效果好，能够精准控制炉体内退火温度。

Description

碳化硅高温退火设备

技术领域

本实用新型涉及一种退火设备，尤其是涉及碳化硅高温退火设备。

背景技术

碳化硅SiC晶体生长最常见，最成熟的方法仍然是物理气相输运法（PVT），该方法是一种气相生长方法，生长温度高，对原材料以及工艺参数等都有很高的要求。近年来，国内外对PVT工艺的开发投入了大量的时间和精力，SiC晶体的质量和尺寸等方面有了很大的突破和提高，但是晶体中仍然存在组织缺陷和微观应力。

组织缺陷的存在会恶化SiC基器件的性能，从而影响器件的应用，而应力的存在则会使得SiC晶体在加工阶段容易碎裂，从而降低SiC晶片的成品率。因此，降低SiC晶体中存在的组织缺陷和微观应力就显得尤为重要，而高温退火处理能够有效的降低微观应力和消除组织缺陷。退火处理是指将材料在特定气氛中加热到一定的温度，保温一段时间之后，再以合适的速率冷却的一种方法，是材料领域很常见的一种热处理工艺。

然而目前的退火设备保温效果差，很难精准控制炉体内退火温度，会影响碳化硅晶体的结晶质量。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有技术的退火设备很难精准控制炉体内退火温度的问题，提供了一种结构紧凑，使用方便，保温效果好，能够精准控制炉体内退火温度的碳化硅高温退火设备。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：本实用新型的碳化硅高温退火设备，包括真空退火炉、油扩散泵及坩埚，所述真空退火炉包括炉体，所述炉体外设有炉体水道夹层，炉体顶部开口设有大盖，所述大盖上设有小盖，所述小盖上设有石英玻璃窗，所述石英玻璃窗上方设有红外测温仪；所述炉体侧壁设有抽真空口，所述抽真空口与油扩散泵的进气口相连，炉体内设有温场组件，所述坩埚设置在温场组件中。本实用新型配合控制柜和IGBT电源使用，控制柜内安装有PLC，可按照工艺要求设置和控制退火程序以实现自动退火，控制柜与IGBT电源均为现有技术，故不赘述；红外测温仪对炉内温场进行实时测量，以便通过控制柜精准控制炉体内退火温度；本实用新型中的温场组件可以构建精确可控的温场，从而能保证碳化硅晶体的结晶质量；油扩散泵为本领域的常规装置，用于对炉体抽高真空；炉体水道夹层用于通冷却水，以便对炉体进行降温，炉体水道夹层上设有进水口和回水口。

作为优选，所述炉体下端设有炉底板，所述炉底板下侧设有炉底板水道夹层。炉底板水道夹层通入冷却水，炉底板水道夹层上设有进水口和回水口。

作为优选，所述温场组件包括石墨加热器、石墨保温筒、石墨硬毡底部保温屏及石墨软毡上保温屏，所述石墨保温筒设置于石墨加热器外，所述坩埚设于石墨加热器内，所述石墨加热器上的电极穿过炉体顶部并与炉体顶部之间绝缘密封配合，石墨保温筒外设有石墨软毡侧保温屏，所述石墨硬毡底部保温屏设置于石墨保温筒内的底部，所述石墨加热器位于石墨硬毡底部保温屏上方，所述坩埚放置于石墨硬毡底部保温屏上，所述石墨软毡上保温屏位于石墨加热器内并固定于坩埚上方。本实用新型中的温场组件以石墨加热器作为加热组件，石墨加热器通过电流直接流经电极柱产生焦耳热，其具有性能稳定、控温精准、误差小等优点；同时配合保温筒、保温屏等保温件，保温效果好，温度更为稳定。

作为优选，所述大盖上侧设有大盖水道夹层。大盖水道夹层通入冷却水，大盖水道夹层上设有进水口和回水口。

作为优选，所述小盖上侧设有小盖水道夹层，所述红外测温仪通过支架固定在石英玻璃窗上方。小盖水道夹层通入冷却水，小盖水道夹层上设有进水口和回水口。

作为优选，所述小盖上设有氩气充气口。

作为优选，所述抽真空口通过连接管与油扩散泵的进气口相连，所述连接管上设有电阻规和电离规。

作为优选，所述抽真空口内设有冷却盘。

作为优选，所述碳化硅高温退火设备还包括炉台，所述炉体固定在炉台上。

作为优选，所述炉台底部设有滚轮。

因此，本实用新型具有如下有益效果：结构紧凑，使用方便，保温效果好，能够精准控制炉体内退火温度。

附图说明

图1是本实用新型的一种剖视图。

图2 是图1中温场组件的结构示意图。

图中：油扩散泵1，坩埚2，炉体3，炉体水道夹层4，大盖5，小盖6，石英玻璃窗7，红外测温仪8，抽真空口9，炉底板10，炉底板水道夹层11，石墨加热器12，石墨保温筒13，石墨硬毡底部保温屏14，石墨软毡上保温屏15，石墨软毡侧保温屏16，大盖水道夹层17，小盖水道夹层18，氩气充气口19，连接管20，电阻规21，电离规22，冷却盘23，炉台24，滚轮25，支架26，机械泵27，碳化硅晶体28。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示的碳化硅高温退火设备，包括真空退火炉、油扩散泵1、坩埚2及炉台24，真空退火炉包括炉体3，炉体固定在炉台上，炉台底部设有滚轮25，炉体下端设有炉底板10，炉底板下侧设有炉底板水道夹层11，炉体外设有炉体水道夹层4，炉体顶部开口设有大盖5，大盖上侧设有大盖水道夹层17，大盖上设有小盖6，小盖上侧设有小盖水道夹层18，小盖上设有石英玻璃窗7和氩气充气口19，石英玻璃窗上方设有红外测温仪8，红外测温仪通过支架26固定在石英玻璃窗上方；炉体侧壁设有抽真空口9，抽真空口通过连接管20与油扩散泵的进气口相连，抽真空口内设有冷却盘23，连接管上设有电阻规21和电离规22，炉体内设有温场组件（如图2所示），温场组件包括石墨加热器12、石墨保温筒13、石墨硬毡底部保温屏14及石墨软毡上保温屏15，石墨保温筒设置于石墨加热器外，坩埚设于石墨加热器内，石墨加热器上的电极穿过炉体顶部并与炉体顶部之间绝缘密封配合，石墨保温筒外设有石墨软毡侧保温屏16，石墨硬毡底部保温屏设置于石墨保温筒内的底部，石墨加热器位于石墨硬毡底部保温屏上方，坩埚放置于石墨硬毡底部保温屏上，石墨软毡上保温屏位于石墨加热器内并固定于坩埚上方。

本实用新型的使用方法为：打开小盖，取出石墨软毡上保温屏，取出坩埚，将碳化硅晶体28放入坩埚，盖上小盖；打开连接油扩散泵的机械泵27，开始抽真空；当炉体内部真空小于1×10^-1/Pa时，开启油扩散泵，开始抽高真空；当炉体内真空抽到极限（一般真空小于5×10^-4/Pa）后关闭油扩散泵，，并充入氩气；通过控制柜（图中未示出）设置好升温、恒温、降温程序后，按照设定程序开始自动控制退火程序；降温完毕后充入氩气到大气压，打开小盖，取出碳化硅晶体。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.碳化硅高温退火设备，其特征在于，包括真空退火炉、油扩散泵（1）及坩埚（2），所述真空退火炉包括炉体（3），所述炉体外设有炉体水道夹层（4），炉体顶部开口设有大盖（5），所述大盖上设有小盖（6），所述小盖上设有石英玻璃窗（7），所述石英玻璃窗上方设有红外测温仪（8）；所述炉体侧壁设有抽真空口（9），所述抽真空口与油扩散泵的进气口相连，炉体内设有温场组件，所述坩埚设置在温场组件中。

2.根据权利要求1所述的碳化硅高温退火设备，其特征在于，所述炉体下端设有炉底板（10），所述炉底板下侧设有炉底板水道夹层（11）。

3.根据权利要求2所述的碳化硅高温退火设备，其特征在于，所述温场组件包括石墨加热器（12）、石墨保温筒（13）、石墨硬毡底部保温屏（14）及石墨软毡上保温屏（15），所述石墨保温筒设置于石墨加热器外，所述坩埚设于石墨加热器内，所述石墨加热器上的电极穿过炉体顶部并与炉体顶部之间绝缘密封配合，石墨保温筒外设有石墨软毡侧保温屏（16），所述石墨硬毡底部保温屏设置于石墨保温筒内的底部，所述石墨加热器位于石墨硬毡底部保温屏上方，所述坩埚放置于石墨硬毡底部保温屏上，所述石墨软毡上保温屏位于石墨加热器内并固定于坩埚上方。

4.根据权利要求1所述的碳化硅高温退火设备，其特征在于，所述大盖上侧设有大盖水道夹层（17）。

5.根据权利要求1所述的碳化硅高温退火设备，其特征在于，所述小盖上侧设有小盖水道夹层（18），所述红外测温仪通过支架（26）固定在石英玻璃窗上方。

6.根据权利要求5所述的碳化硅高温退火设备，其特征在于，所述小盖上设有氩气充气口（19）。

7.根据权利要求1所述的碳化硅高温退火设备，其特征在于，所述抽真空口通过连接管（20）与油扩散泵的进气口相连，所述连接管上设有电阻规（21）和电离规（22）。

8.根据权利要求1所述的碳化硅高温退火设备，其特征在于，所述抽真空口内设有冷却盘（23）。

9.根据权利要求1所述的碳化硅高温退火设备，其特征在于，所述碳化硅高温退火设备还包括炉台（24），所述炉体固定在炉台上。

10.根据权利要求9所述的碳化硅高温退火设备，其特征在于，所述炉台底部设有滚轮（25）。

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