[發明專利]用于碳化硅材料生長和后處理的高溫裝置及方法

在審

• 申請號: 202010044551.3
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111118475A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 劉興昉;閆果果;申占偉;汪久龍;王雷;趙萬順;孫國勝;曾一平
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/32
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

1.一種用于碳化硅材料生長和后處理的高溫裝置，包括射頻感應加熱爐和碳化硅桶；所述射頻感應加熱爐包括爐腔、由內到外依序位于爐腔內的感應發熱體和保溫氈；所述碳化硅桶位于感應發熱體內，所述碳化硅桶的兩端分別設置桶蓋和相對應的導氣管，形成整體件；其特征在于：

所述整體件內部設置為供碳化硅材料生長和后處理區域，用于流通生長性氣體或氧化性氣體；

其中，所述整體件、感應發熱體、保溫氈和爐腔內壁之間均存在間隙，形成氣體流通通道，用于流通惰性氣體以進行氣體隔離，防止所述感應發熱體和保溫氈被生長性氣體或氧化性氣體侵蝕。

2.如權利要求1所述的用于碳化硅材料生長和后處理的高溫裝置，其特征在于，所述射頻感應加熱爐的兩端部分別設置法蘭板；

所述射頻感應加熱爐的一個端部為前端，其前端法蘭板上設置多個惰性氣體導氣管，所述多個惰性氣體導氣管的進口與設置于所述前端法蘭板上的惰性氣體進氣管路相連通；所述多個惰性氣體導氣管的出口與所述氣體流通通道一端部相對；

所述射頻感應加熱爐的另一個端部為后端，其后端法蘭板上設置多個惰性氣體出氣管路，所述多個惰性氣體出氣管路與所述氣體流通通道的另一端部相對。

3.如權利要求2所述的用于碳化硅材料生長和后處理的高溫裝置，其特征在于，在所述法蘭板上設置第一卡套，所述惰性氣體導氣管通過所述第一卡套與所述前端法蘭板連接。

4.如權利要求2所述的用于碳化硅材料生長和后處理的高溫裝置，其特征在于，所述導氣管包括分別與所述兩桶蓋貫通的反應氣體導氣管和尾氣導氣管，所述反應氣體導氣管和尾氣導氣管位置上下交錯設置；

所述反應氣體導氣管和尾氣導氣管的自由端分別延伸至所述兩個法蘭板上，兩個法蘭板上分別對應設置反應氣體進氣管路和反應氣體出氣管路；所述反應氣體導氣管和尾氣導氣管分別與所述反應氣體進氣管路和反應氣體出氣管路相連通。

5.如權利要求4所述的用于碳化硅材料生長和后處理的高溫裝置，其特征在于，所述反應氣體導氣管和尾氣導氣管分別與所述桶蓋和所述法蘭板插接；

其中，所述反應氣體導氣管和尾氣導氣管的兩端分別設置環形銷槽；所述法蘭板上對應設置第二卡套，所述桶蓋上對應設置環形銷，所述反應氣體導氣管和尾氣導氣管分別通過環形銷槽與第二卡套和環形銷匹配插接。

6.如權利要求4所述的用于碳化硅材料生長和后處理的高溫裝置，其特征在于，在所述桶蓋與所述法蘭板之間還設置限定銷，所述限定銷的兩端分別與所述桶蓋和法蘭板插接。

7.如權利要求1所述的用于碳化硅材料生長和后處理的高溫裝置，其特征在于，所述桶蓋與所述碳化硅桶相接觸端設置凸臺，所述碳化硅桶對應設置與其匹配的凹槽，所述凸臺與凹槽的接觸面設置為楔形截面，其傾斜角為30度、45度或者60度，所述凸臺與凹槽的接觸面均經過磨砂處理。

8.如權利要求4所述的用于碳化硅材料生長和后處理的高溫裝置，其特征在于，在所述法蘭板上對應反應氣體導氣管位置設置測溫孔。

9.一種采用如權利要求1至8任一項所述的用于碳化硅材料生長和后處理的高溫裝置的碳化硅材料生長和后處理的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

在對碳化硅襯底進行碳化硅材料生長和/或后處理時，所述惰性氣體導氣管內通入的惰性氣體流量為反應氣體導氣管內通入的氣體流量的1～2倍。

10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述惰性氣體出氣管路的開度為所述反應氣體出氣管路開度的1/5～1/3；所述惰性氣體出氣管路的氣體流量為所述反應氣體出氣管路氣體流量的1/4～1/2。