CN217997414U - 一种批量高温退火碳化硅晶体装置 - Google Patents

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朱如忠
皮孝东
王蓉
张玺
张序清
杨德仁
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Abstract

本实用新型公开了一种批量高温退火碳化硅晶体装置,包括石墨支撑和石墨管,石墨支撑包括底座、与底座的上端相连的支架,支架内沿轴向平行放置有若干用于摆放碳化硅晶体的石墨盒,支架的一侧开放用于石墨盒的取放,石墨管套设在支架外侧,石墨管的下端可拆卸安装在底座上,石墨管的上端可拆卸安装有封盖。本实用新型具有碳化硅晶体的取放方便,防止晶体表面被污染,实现碳化硅晶体的批量退火等优点。

Description

一种批量高温退火碳化硅晶体装置
技术领域
本实用新型属于碳化硅晶体加工设备的技术领域,尤其涉及一种批量高温退火碳化硅晶体装置。
背景技术
碳化硅(SiC)作为一种典型的宽禁带半导体材料,具有高热导率、高电阻率、高稳定性以及高载流子饱和漂移速度等优点,适用于制作高温、高频和大功率电子器件、光电子器件以及声表面波器件等。目前碳化硅晶体普遍采用物理气相传输法(PVT)进行制备,较高的温度和待优化的温度梯度均会导致晶体内部出现较高的应力,使得后续的切割,研磨和抛光等加工过程出现裂锭,良品率降低的问题。
高温退火热处理是一种用于减少碳化硅晶体内应力的常用工艺,对碳化硅晶体进行高温退火处理时需要用到高温退火装置。现有的碳化硅晶体高温退火装置主要采用石墨退火坩埚结构,使用时在坩埚底部放置高纯碳化硅粉料,从顶部装入碳化硅晶体,坩埚内壁设置凸台用于支撑碳化硅晶体,然后在高频感应加热炉内进行高温热处理。这种结构存在取放碳化硅晶体较为不便,晶体表面会被污染等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的就是解决背景技术中的问题,提出一种批量高温退火碳化硅晶体装置,能够使碳化硅晶体的取放方便,防止晶体表面被污染,实现碳化硅晶体的批量退火。
为实现上述目的,本实用新型提出了一种批量高温退火碳化硅晶体装置,包括石墨支撑和石墨管,所述石墨支撑包括底座、与底座的上端相连的支架,支架内沿轴向平行放置有若干用于摆放碳化硅晶体的石墨盒,支架的一侧开放用于石墨盒的取放,所述石墨管套设在支架外侧,石墨管的下端可拆卸安装在底座上,石墨管的上端可拆卸安装有封盖。
作为优选,所述支架的内壁沿轴向平行设置有若干支撑部,所述石墨盒放置在支撑部上。
作为优选,所述支架上同一高度平面的支撑部由若干间隔设置的子支撑部构成,所述石墨盒放置在子支撑部上。
作为优选,所述支架上同一高度平面的支撑部由三个间隔设置的子支撑部构成,三个子支撑部连线呈三角形形状。
作为优选,所述石墨盒的外沿和支架内壁之间留有间隙。
作为优选,所述支架为空心的半圆柱型支架或多边形棱柱型支架。
作为优选,所述支架为空心的半圆柱型支架。
作为优选,所述石墨盒上端设有摆放碳化硅晶体用的凹槽。
作为优选,所述底座的上端设有用于放置碳化硅原料的料槽,料槽的上方安装有石墨环,石墨环沿轴向贯穿有通孔。
作为优选,所述石墨支撑和石墨管的石墨密度不低于1.7g/cm3
本实用新型的有益效果:本实用新型通过将石墨盒能够自支架上横向抽取,石墨管、石墨支撑之间可拆卸连接,使得碳化硅晶体的取放方便;石墨管、封盖和石墨支撑连接后形成密封腔室防止晶体表面被污染;支架内沿轴向平行放置有若干用于摆放碳化硅晶体的石墨盒,实现碳化硅晶体的批量退火。
本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
图1是一种实施例的主视剖视图。
图2是一种实施例的俯视剖面图。
图3是一种实施例的石墨盒俯视图。
图4是一种实施例的石墨盒主视剖面图。
图5是一种实施例的石墨环俯视剖视图。
图中:1-石墨支撑、2-石墨管、3-石墨盒、4-封盖、5-石墨环、11-底座、12-支架、13-支撑部、31-凹槽、110-料槽、51-通孔。
具体实施方式
实施例1参阅图1至图5,本实施例提供了一种批量高温退火碳化硅晶体装置,包括石墨支撑1和石墨管2,石墨支撑1包括底座11、与底座11的上端垂直一体相连的支架12,支架12内沿轴向平行放置有若干用于摆放碳化硅晶体的石墨盒3,支架12的一侧开放用于石墨盒3的取放,石墨管3套设在支架12外侧,石墨管2的下端放置在底座11上,石墨管2的上端扣接有封盖4,其中,封盖4扣合后使得石墨管2内部形成有相对密封的腔室,防止碳化硅晶体被污染,石墨管2起到一定的保温效果,碳化硅晶体的尺寸为直径150mm,高度20mm;支架12内壁直径165mm,石墨管2内部直径190mm,整体高度400mm,支架12的一侧开放也便于下方的碳化硅原料升华传输至各层碳化硅晶体周围区域,石墨盒3的设置避免碳化硅晶体与支架12直接接触,防止在使用过程中碳化硅晶体与支架12发生粘接现象。
支架12的内壁沿轴向平行设置有若干支撑部13,支架12上同一高度平面的支撑部13由三个间隔设置的子支撑部构成,石墨盒3放置在子支撑部上,三个子支撑部连线呈等腰直角三角形形状,三个子支撑部能够平稳支撑住石墨盒3,子支撑部间隔设置有效降低支架12的重量。
支架12为空心的半圆柱型支架,与石墨盒3外形相适应,以便石墨盒3按抽屉式放置在支撑部13上,方便石墨盒3及碳化硅晶体的取放。
石墨盒3上端设有摆放碳化硅晶体用的凹槽31,对碳化硅晶体起到一定限位作用,避免在装置移动过程中碳化硅晶体发生位移从而防止碳化硅晶体与支架12发生磕碰。
底座11的上端设有用于放置碳化硅原料的料槽110,料槽110的槽口安装有石墨环5,石墨环5沿轴向贯穿有通孔51,通孔51的形状包括但不限于圆形、三角形、矩形等,通孔51的设置以便碳化硅原料的定向传输,提高其利用率。
石墨支撑1和石墨管2的石墨密度不低于1.7g/cm3
实施例2,除了石墨盒3的外沿和支架12内壁之间留有间隙之外,其余结构同实施例1相同,间隙保证各层碳化硅晶体之间的空气流通性,利于碳化硅原料加热后在各层碳化硅晶体表面周围形成有相对均匀的碳化硅氛围。
实施例3,除了支架12的内壁沿轴向平行设置有若干支撑部13,支撑部13为与支架12内壁相适应的支撑环或半支撑环外,其余结构同实施例1相同。
实施例4,除了支架12为空心的多边形棱柱型支架外,其余结构同实施例1相同,多边形棱柱型支架包括但不限于长方体型支架、五棱柱型支架、六棱柱型支架。
本实用新型工作过程:
本批量高温退火碳化硅晶体装置在工作过程中,将纯度不低于99.99%的碳化硅粉末放入底座11的料槽110内,在料槽110上方放置石墨环5,将放置有碳化硅晶体的石墨盒3自上而下放置在各层支撑部13上,石墨管2套装在支架12外侧,且下端安装在底座11上,在石墨管2上端盖上封盖,安装好后将本装置整体放入双加热式高温电阻炉内,进行高温退火,退火过程中碳化硅粉末在高温下升华,气体自通孔向上流通,气体流通过程中可通过石墨盒3与支架12之间的间隙或支架12侧面开放区域进入各层石墨盒所在区域,使得各碳化硅晶体表面具有相对均匀的碳化硅氛围,拿取碳化硅晶体时,将石墨管2向上移开即可拿取各层石墨盒3及碳化硅晶体。
在不影响石墨盒3自支撑部上取放的前提下,支架12的截面也可采用其它形状如C字形、U字形等,支架12的一侧也可仅开设供石墨盒3通过的开口无需整体开放;石墨盒3底部可设置气孔以便气体流通;石墨环5可放置在底座11上,亦可安装在支架12上;石墨管2和底座11之间亦可采用插接方式连接,即在底座11上设有插槽,石墨管2下端配合插入插槽内。
上述实施例是对本实用新型的说明,不是对本实用新型的限定,任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种批量高温退火碳化硅晶体装置,其特征在于:包括石墨支撑和石墨管,所述石墨支撑包括底座、与底座的上端相连的支架,支架内沿轴向平行放置有若干用于摆放碳化硅晶体的石墨盒,支架的一侧开放用于石墨盒的取放,所述石墨管套设在支架外侧,石墨管的下端可拆卸安装在底座上,石墨管的上端可拆卸安装有封盖。
2.如权利要求1所述的批量高温退火碳化硅晶体装置,其特征在于:所述支架的内壁沿轴向平行设置有若干支撑部,所述石墨盒放置在支撑部上。
3.如权利要求2所述的批量高温退火碳化硅晶体装置,其特征在于:所述支架上同一高度平面的支撑部由若干间隔设置的子支撑部构成,所述石墨盒放置在子支撑部上。
4.如权利要求3所述的批量高温退火碳化硅晶体装置,其特征在于:所述支架上同一高度平面的支撑部由三个间隔设置的子支撑部构成,三个子支撑部连线呈三角形形状。
5.如权利要求2所述的批量高温退火碳化硅晶体装置,其特征在于:所述石墨盒的外沿和支架内壁之间留有间隙。
6.如权利要求1所述的批量高温退火碳化硅晶体装置,其特征在于:所述支架为空心的半圆柱型支架或多边形棱柱型支架。
7.如权利要求6所述的批量高温退火碳化硅晶体装置,其特征在于:所述支架为空心的半圆柱型支架。
8.如权利要求1所述的批量高温退火碳化硅晶体装置,其特征在于:所述石墨盒上端设有摆放碳化硅晶体用的凹槽。
9.如权利要求1至8中任一项所述的批量高温退火碳化硅晶体装置,其特征在于:所述底座的上端设有用于放置碳化硅原料的料槽,料槽的上方安装有石墨环,石墨环沿轴向贯穿有通孔。
10.如权利要求9所述的批量高温退火碳化硅晶体装置,其特征在于:所述石墨支撑和石墨管的石墨密度不低于1.7g/cm3
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