专利名称：碳化硅材料腐蚀炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及碳化硅单晶及外延材料缺陷表征技术，特别涉及缺陷选择性腐蚀设备-一种碳化硅材料腐蚀炉。
背景技术：
第三代半导体材料碳化硅(SiC)因其具有的宽禁带、高热导率、高击穿场强、高电子漂移速率等优点在高温、大功率器件领域有着巨大的应用潜力。碳化硅单晶和外延材料生长技术是制备碳化硅功率器件的关键步骤，其单晶和外延材料生长质量的高低直接影响着后续器件的性能。因此，为了实现碳化硅功率器件较传统硅器件的独特优势，必须充分了解碳化硅单晶和外延材料中缺陷的种类和分布并尽量降低其缺陷密度。缺陷选择性腐蚀技术是表征碳化硅单晶及外延材料的缺陷种类和分布的常见方法。不同于硅或砷化镓等传统的半导体材料，碳化硅材料有着很好的化学稳定性。因此，该技术通常要求在500°C条件下使用熔融氢氧化钾对样品腐蚀10-30分钟，然后通过在光学显微镜下观察样品表面的腐蚀坑而获得材料缺陷的种类与分布的信息。该项技术具有实验成本低，实验步骤简单和对样品尺寸要求低等优点。但是，该项技术也需要较高的实验温度和强碱性腐蚀剂，这不但增加了其实现难度，而且还容易危害到操作人员的人身安全。例如，熔融氢氧化钾在高温下有一定的挥发性，会对操作人员的呼吸系统造成危害。目前该项技术通常是将样品放入镍坩埚中在传统加热炉中进行加热、腐蚀。然而，这些传统的加热炉并非针对该项技术而设计，因而可能存在以下缺点1)所得的腐蚀温度为炉内热电偶所测的炉膛温度，而非熔融氢氧化钾的温度，两者之间有着一定的温度误差，会影响实验的精度。2)使用传统的加热炉进行腐蚀时，取出或者放入样品均不是很方便，且在该过程中会引起炉内温度的变化，如有操作操作不当，还会对操作人员造成危害。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种碳化硅材料腐蚀炉，其可解决现有技术的不足，具有体积小巧、结构简单、易于实现的优点，同时提高实验人员的安全性。本发明提供一种碳化硅材料腐蚀炉，包括一主体加热炉，为耐热陶瓷构成的上端开口的中空圆柱体，内壁面有隔热材料,外壁面为不锈钢材料，耐热陶瓷内埋设有电炉丝；一镍质炉盖，位于主体加热炉的开口上方；一镍坩埚，位于主体加热炉内；一镍篮旋转装置，位于主体加热炉的上方；一镍篮，位于镍坩埚内，其上端与镍篮旋转装置连接，用于承载样品；一温控装置，安装在主体加热炉之外。其中镍篮旋转装置包括
一固定轴，固定在主体加热炉的侧壁上方；—固定支架,一端与固定轴连接，另一端与固定轴成90度伸入到主体加热炉的上方；一微型防爆电机，位于固定支架上，并与主体加热炉的中心对准，该微型防爆电机的轴端与镍篮连接。其中温控装置包括一温度显示仪、一控温仪和一热电偶，该热电偶沿主体加热炉 I的侧壁伸入到镍坩埚内；其中所述镍质炉盖为水平对开结构，其是沿固定轴在水平方向开合，方便样品的取送。其中所述镍篮为矩形，其底部开有若干窄矩形槽，用来放置样品。其中微型防爆电机离主体加热炉的炉口的距离大于15厘米。其中所述热电偶的外壳为镍材料制成，可以直接放到实验液体中读取温度数据。本发明与现有技术相比，本发明有如下特点I.该腐蚀炉体积小巧，结构简单，易于实现；2.采用镍管的保护热电偶可直接插入液体进行测温，能够迅速获得准确的腐蚀温度；3.设计了可以自由开合的镍质炉盖，不但方便了实验操作，也保护了实验人员的安全；4.采用了可以使镍篮旋转的固定支架，改善了腐蚀实验的实验效果。
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图对本发明作进一步说明，其中图I是碳化硅材料腐蚀炉的结构示意图。
具体实施例方式请参阅图I所示，本发明提供一种碳化硅材料腐蚀炉，包括一主体加热炉1，为耐热陶瓷2构成的上端开口的中空圆柱体，内壁面有隔热材料 4，起到防止热量损失的作用，外壁面为不锈钢材料，耐热陶瓷2的侧壁和底部均埋设有电炉丝3，保证加热效率和加热的均匀性；一镍质炉盖6，位于主体加热炉I的开口上方，以防止腐蚀剂蒸汽挥发危害到人体健康，所述镍质炉盖6为水平对开结构，其是沿固定轴91在水平方向开合，方便样品14的取送；一镍坩埚5，位于主体加热炉I内，用于盛放氢氧化钾腐蚀剂；一镍篮旋转装置9，位于主体加热炉I的上方，该镍篮旋转装置9包括一固定轴91，固定在主体加热炉I的侧壁上方；—固定支架92, —端与固定轴91连接,另一端与固定轴91成90度伸入到主体加热炉I的上方；一微型防爆电机93，位于固定支架92上，并与主体加热炉I的中心对准，该微型防爆电机93的轴端与镍篮8连接,镍篮8可与微型防爆电机93 —起转动,起到促进样品14与腐蚀液体充分反应进而改善腐蚀效果的目的，该微型防爆电机93离主体加热炉I的炉口的距离大于15厘米，防止微型防爆电机93被炉口的热量烤坏。—镍篮8，位于镍坩埚5内，其上端与镍篮旋转装置9连接，用于承载样品14，该镍篮8为矩形，其底部开有若干窄矩形槽，用来放置样品14 ；一温控装置12，安装在主体加热炉I之外，该温控装置12包括一温度显示仪 121、一控温仪122和一热电偶123，该热电偶123沿主体加热炉I的侧壁伸入到镍坩埚5 内，所述热电偶123的外壳为镍材料制成，可以直接放到实验液体中读取温度数据。所测温度通过温度显示仪121读出，控温仪122与温度显示仪121相连接，并根据温度显示仪121 的反馈信号，将温度维持在所需实验温度。具体使用时，可依照如下操作步骤进行腐蚀实验将盛有适量腐蚀剂的镍坩埚5放入腐蚀炉中，打开电源进行加热并在控温仪122 上设定好腐蚀温度。为防止放入镍篮8时对液体造成剧烈地温度波动，可以将无样品14的镍篮8提前放入一起升温。在升温过程中应将镍质炉盖6闭合，以防止腐蚀剂蒸汽危害到人体健康。待温度达到预设温度并稳定后，将镍质炉盖6打开，迅速取出镍篮8并将样品14 放入其上，然后迅速放回到原来位置，关好镍质炉盖6，打开微型防爆电机93并计时。当达到腐蚀时间后，关闭微型防爆电机93和打开镍质炉盖6，将镍篮8及样品14取下。关闭电源，待镍坩埚5冷却后，取出清洗，完成实验。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种碳化硅材料腐蚀炉，包括一主体加热炉，为耐热陶瓷构成的上端开口的中空圆柱体，内壁面有隔热材料，外壁面为不锈钢材料，耐热陶瓷内埋设有电炉丝；一镍质炉盖，位于主体加热炉的开口上方；一镍坩埚，位于主体加热炉内；一镍篮旋转装置，位于主体加热炉的上方；一镍篮，位于镍坩埚内，其上端与镍篮旋转装置连接，用于承载样品；一温控装置，安装在主体加热炉之外。
2.根据权利要求I所述的碳化硅材料腐蚀炉，其中镍篮旋转装置包括一固定轴，固定在主体加热炉的侧壁上方；一固定支架，一端与固定轴连接，另一端与固定轴成90度伸入到主体加热炉的上方；一微型防爆电机，位于固定支架上，并与主体加热炉的中心对准，该微型防爆电机的轴端与镍篮连接。
3.根据权利要求I所述的碳化硅材料腐蚀炉，其中温控装置包括一温度显示仪、一控温仪和一热电偶，该热电偶沿主体加热炉I的侧壁伸入到镍坩埚内。
4.根据权利要求I所述的碳化硅材料腐蚀炉，其中所述镍质炉盖为水平对开结构，其是沿固定轴在水平方向开合，方便样品的取送。
5.根据权利要求I所述的碳化硅材料腐蚀炉，其中所述镍篮为矩形，其底部开有若干窄矩形槽，用来放置样品。
6.根据权利要求2所述的碳化硅材料腐蚀炉，其中微型防爆电机离主体加热炉的炉口的距离大于15厘米。
7.根据权利要求3所述的碳化硅材料腐蚀炉，其中所述热电偶的外壳为镍材料制成， 可以直接放到实验液体中读取温度数据。
全文摘要
一种碳化硅材料腐蚀炉，包括一主体加热炉，为耐热陶瓷构成的上端开口的中空圆柱体，内壁面有隔热材料，外壁面为不锈钢材料，耐热陶瓷内埋设有电炉丝；一镍质炉盖，位于主体加热炉的开口上方；一镍坩埚，位于主体加热炉内；一镍篮旋转装置，位于主体加热炉的上方；一镍篮，位于镍坩埚内，其上端与镍篮旋转装置连接，用于承载样品；一温控装置，安装在主体加热炉之外。本发明针对碳化硅缺陷腐蚀技术而设计，较传统腐蚀炉具有结构简单，使用安全，操作便捷等优点。
文档编号G01N1/32GK102607923SQ20121010518
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月11日 优先权日2012年4月11日
发明者刘兴昉, 刘斌, 刘胜北, 孙国胜, 张峰, 王雷, 董林, 赵万顺, 郑柳, 闫果果 申请人:中国科学院半导体研究所