一种晶体腐蚀自动控制装置制造方法

文档序号:6301968来源:国知局
一种晶体腐蚀自动控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种晶体腐蚀自动控制装置,包括加热模块、温控模块、反应容器和保温装置;加热模块包括加热装置和电源自动控制开关;加热装置设置于反应容器的底部;保温装置设置于反应容器的外部;温控装置包括温度信号转换装置和温度控制装置;反应容器内部加装待加热物,温度信号转换装置设置于待加热物中;温度信号转换装置用于量测待加热物的温度信号,并将温度信号转换为相应的电信号传送给温度控制装置;温度控制装置根据接收到的电信号发送相应的电源通断信号给电源自动控制开关;电源自动控制开关根据接收到的电源通断信号控制加热装置电源信号的通断。本实用新型提高了温度控制的精确性、操作的便利性、安全性,提高了实验效率。
【专利说明】一种晶体腐蚀自动控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及晶体制程,特别涉及一种对碳化硅晶片进行表面腐蚀处理的自动控制装置。
【背景技术】
[0002]作为第三代半导体材料,碳化硅具有非常优异的物理、化学性能,这就决定了碳化硅在高端光电、大功率、微波射频等领域具有广阔的应用前景和市场空间。但是碳化硅单晶衬底中含有的高密度缺陷会极大地影响碳化硅基各类器件的实际性能,甚至导致器件失效。因此对碳化硅单晶衬底存在的缺陷进行研究是非常必要和重要的。
[0003]通常对碳化硅单晶缺陷进行深入表征的方法有两种。一种是利用同步光源产生的高能X-射线对碳化硅晶片进行掠射,借助于分析软件,可以获取晶体内缺陷种类、数量等信息,但这样的同步光源在世界范围内数量不多,难以满足日常分析使用。常用的一种方式是通过强碱熔体对晶片缺陷处择优腐蚀来暴露缺陷,从而分析缺陷种类,并得到各种缺陷数量等信息。强碱熔体腐蚀通常是将强碱固体放置在反应容器中,将容器放置在加热炉(如马弗炉)内,加热至特定的温度(此时强碱处于熔融状态),将碳化硅晶片放置在熔体中,保温一段时间后,取出反应容器后立刻取出碳化硅晶片,清洗晶片,进行分析测试。这种通常的操作涉及到温度测试精度差(测温热电偶与腐蚀熔体不接触)、操作不方便、取放反应容器时存在安全隐患、不易直接观察实验过程等问题。通常对碳化硅单晶缺陷进行深入表征的方法有两种。一种是利用同步光源产生的高能X-射线对碳化硅晶片进行掠射,借助于分析软件,可以获取晶体内缺陷种类、数量等信息,但这样的同步光源在世界范围内数量不多,难以满足日常分析使用。常用的一种方式是通过强碱熔体对晶片缺陷处择优腐蚀来暴露缺陷,从而分析缺陷种类,并得到各种缺陷数量等信息。强碱熔体腐蚀通常是将强碱固体放置在反应容器中,将容器放置在加热炉(如马弗炉)内,加热至特定的温度(此时强碱处于熔融状态),将碳化硅晶片放置在熔体中,保温一段时间后,取出反应容器后立刻取出碳化硅晶片,清洗晶片,进行分析测试。这种通常的操作涉及到温度测试精度差(测温热电偶与腐蚀熔体不接触)、操作不方便、取放反应容器时存在安全隐患、不易直接观察实验过程等问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种晶体腐蚀自动控制装置,解决腐蚀过程中测温的精确性、操作不便、取放反应容器时存在安全隐患、不易直接观察等问题。
[0005]本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种晶体腐蚀自动控制装置,包括加热模块、温控模块、反应容器和保温装置;
[0006]加热模块包括加热装置和电源自动控制开关;
[0007]加热装置设置于反应容器的底部;
[0008]保温装置设置于反应容器的外部;温控装置包括温度信号转换装置和温度控制装置;
[0009]反应容器内部加装待加热物,温度信号转换装置设置于待加热物中;
[0010]温度信号转换装置用于量测待加热物的温度信号,并将温度信号转换为相应的电信号传送给温度控制装置;
[0011]温度控制装置根据接收到的电信号发送相应的电源通断信号给电源自动控制开关;
[0012]电源自动控制开关根据接收到的电源通断信号控制加热装置电源信号的通断。
[0013]在上述技术方案的基础上,本实用新型还可以做如下改进:
[0014]进一步的,电源控制开关为继电器。
[0015]进一步的,保温装置为石墨毡保温套。
[0016]进一步的,反应容器为石墨反应容器,石墨反应容器外部缠绕至少两层石墨毡保温套。
[0017]进一步的,加热装置为电阻加热炉或电磁炉。
[0018]进一步的,温度信号转换装置为双钼铑热电偶。
[0019]进一步的,温度控制装置为温控表。
[0020]进一步的,还包括紧急关闭钮,紧急关闭钮用于切断加热装置的电源。
[0021]本实用新型是一种集成化的体系构建,晶体整体腐蚀过程在该集成系统中可以独立完成,不需要在实验过程中移动高腐蚀熔体;且在构建的体系中设计了良好的保温和测温体系,双钼铑热电偶热电偶与腐蚀熔体接触。因此,在有益效果方面,提高了温度控制的精确性、操作的便利性、安全性,提高了实验效率。
【专利附图】

【附图说明】
[0022]图1为本实用新型一种晶体腐蚀自动控制装置示意图;
[0023]图2为本实用新型一种晶体腐蚀自动控制装置具体实施例的剖面结构示意图;
[0024]图3为500 C腐蚀10分钟后碳化娃晶片的显微照片。
[0025]附图中,各标号所代表的部件列表如下:
[0026]1、石墨反应容器,2、石墨毡保温套,3、电阻加热炉,4、双钼铑热电偶,5、温控表,6、继电器,7、紧急关闭钮,8、陶瓷管,9、KOH熔体,10、氮化硅晶片。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的范围。
[0028]图1为本实用新型一种晶体腐蚀自动控制装置示意图,图2为本实用新型一种晶体腐蚀自动控制装置具体实施例的剖面结构示意图,如图1和图2所示,一种晶体腐蚀自动控制装置,包括加热模块、温控模块、反应容器和保温装置;加热模块包括加热装置和电源自动控制开关;温控装置包括温度信号转换装置和温度控制装置;反应容器为石墨反应容器1,保温装置为石墨毡保温套2,石墨反应容器I外部缠绕至少两层石墨毡保温套2 ;加热装置为电阻加热炉3 ;温度信号转换装置为双钼铑热电偶4 ;温度控制装置为温控表5。
[0029]石墨反应容器I外部缠绕至少两层石墨毡保温套2,石墨反应容器I的下方设置有电阻加热炉3,石墨反应容器I内部加装待加热物,双钼铑热电偶4设置于待加热物中;双钼铑热电偶4与温控表5连接,温控表5通过继电器6与电阻加热炉3连接,电阻加热炉3设有紧急关闭钮7 ;紧急关闭钮7用于在紧急情况下,切断电阻加热炉3的电源,让电阻加热炉3停止加热。
[0030]在装置工作状态下,双钼铑热电偶4在石墨反应容器I中将热温信号转化为电信号后输送给温控表5,温控表5将所收到的电信号显示成具体的温度数值,如温度没有达到设定温度,则电阻加热炉3持续加热,如预超过设定温度值,则通过传送电信号指示继电器6断开,电阻加热炉3停止加热。
[0031]接下来,对本实用新型所述装置的具体实施过程进行描述。
[0032]通常,KOH (氢氧化钾)熔体腐蚀碳化硅单晶片基本的实验温度为500°C,腐蚀10分钟,因此我们通过这个常用实验来说明具体的操作过程,具体情况如下:
[0033]1.打开通风橱通风、照明电源;
[0034]2.将KOH白色片状固体放置于石墨反应容器I (外缠多层石墨保温毡2)中;
[0035]3.将双钼铑热电偶4 (放在头部封闭的陶瓷管8内)头部固定在KOH固体中部;
[0036]4.打开电炉3电源,温控表设定温度值为500°C,将KOH加热至500°C,并保持温度2分钟;
[0037]5.将碳化硅晶片10放置于KOH熔体9内,保温10分钟后取出碳化硅单晶片10 ;
[0038]6.使用去离子水反复冲洗碳化硅晶片10,并在酒精环境下超声10分钟,待下一步分析表征。
[0039]在腐蚀过程中由于缺陷处产生应力较大,因此发生择优腐蚀,暴露出缺陷的位置及特征。图3为500°C腐蚀10分钟后碳化硅晶片的显微照片,如图3所示,可以看出晶片内缺陷处腐蚀特性鲜明。因此,本实用新型在具有前述优点的基础上,可以很好的达到实验预期效果。
[0040]本实用新型所述装置不仅可以实现对碳化硅的腐蚀控制,也包含对其他材料如氮化镓、氮化铝等材料的腐蚀使用。
[0041]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种晶体腐蚀自动控制装置,其特征在于,包括加热模块、温控模块、反应容器和保温装置; 所述加热模块包括加热装置和电源自动控制开关; 所述加热装置设置于所述反应容器的底部; 所述保温装置设置于所述反应容器的外部; 所述温控装置包括温度信号转换装置和温度控制装置; 所述反应容器内部加装待加热物,所述温度信号转换装置设置于待加热物中; 所述温度信号转换装置用于量测待加热物的温度信号,并将温度信号转换为相应的电信号传送给所述温度控制装置; 所述温度控制装置根据接收到的电信号发送相应的电源通断信号给所述电源自动控制开关; 所述电源自动控制开关根据接收到的电源通断信号控制所述加热装置电源信号的通断。
2.根据权利要求1所述一种晶体腐蚀自动控制装置,其特征在于:所述电源控制开关为继电器。
3.根据权利要求1或2所述一种晶体腐蚀自动控制装置,其特征在于:所述保温装置为石墨毡保温套。
4.根据权利要求1或2所述一种晶体腐蚀自动控制装置,其特征在于:所述反应容器为石墨反应容器,所述石墨反应容器外部缠绕至少两层所述石墨毡保温套。
5.根据权利要求1或2所述一种晶体腐蚀自动控制装置,其特征在于:所述加热装置为电阻加热炉或电磁炉。
6.根据权利要求1或2所述一种晶体腐蚀自动控制装置,其特征在于:所述温度信号转换装置为双钼铑热电偶。
7.根据权利要求1或2所述一种晶体腐蚀自动控制装置,其特征在于:所述温度控制装置为温控表。
8.根据权利要求1或2所述一种晶体腐蚀自动控制装置,其特征在于:还包括紧急关闭钮,所述紧急关闭钮用于切断所述加热装置的电源。
【文档编号】G05D23/22GK203573188SQ201320782154
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】段聪, 赵梅玉, 邓树军, 高宇, 陶莹 申请人:河北同光晶体有限公司
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