一种适用于碳化硅半导体的高温加热炉体的制作方法

本发明涉及半导体生产设备技术领域，尤其涉及一种适用于碳化硅半导体的高温加热炉体。

背景技术：

碳化硅(sic)半导体是宽禁带半导体材料，其具有优越的电学性能，包括宽禁带、高临界击穿电场、高饱和漂移速度和高热导，是制作高质量的高温、高频、抗辐射、大功率固态微波器件及电路的理想材料，是功率半导体领域硅(si)材料的首选“继承者”。sic高温氧化设备和sic高温退火设备是碳化硅(sic)半导体产业链中的重要生产设备，需要温度均匀的高洁净度、高温(大于1200℃)加热炉膛环境，对于设备的炉体制造提出了很高的要求。传统的炉体难以满足高洁净度的要求，例如炉膛内使用的加热材料多为石墨或钨，这些材料在高温下容易氧化。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种洁净度高、适用于碳化硅半导体的高温加热炉体。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种适用于碳化硅半导体的高温加热炉体，包括炉壳，炉壳内设有炉膛，所述炉膛底部设有反应管、以及用于隔离反应管和所述炉膛的隔离罩，所述隔离罩底部与所述炉壳内壁之间设有隔离罩密封件，所述炉壳底部设有工艺气体进口和工艺气体出口，所述工艺气体进口与所述反应管连通，所述反应管与所述隔离罩连通，所述工艺气体出口位于所述隔离罩密封件下方并与所述隔离罩连通。

作为上述技术方案的进一步改进：所述反应管上端敞开并与所述隔离罩顶部具有间隙，所述反应管外壁与所述隔离罩内壁之间具有间隙，所述工艺气体出口设于所述反应管外壁与所述隔离罩内壁之间的间隙处。

作为上述技术方案的进一步改进：所述隔离罩与所述反应管同轴布置，所述炉膛顶部吊装有加热器，所述加热器位于所述隔离罩外周。

作为上述技术方案的进一步改进：所述反应管上设置有通孔，所述反应管外壁与所述隔离罩内壁之间具有间隙，所述工艺气体出口设于所述反应管外壁与所述隔离罩内壁之间的间隙处。

作为上述技术方案的进一步改进：所述炉壳包括侧炉壁、上炉盖、以及下炉盖，所述下炉盖下方设有工件托板且两者之间设有工件托板密封件，所述侧炉壁和所述上炉盖均配置有保温层，所述工件托板上方依次设有保温座和工件支架，所述下炉盖位于所述保温座外周，所述隔离罩、所述反应管以及所述工艺气体出口位于所述下炉盖上，所述保温座和工件支架位于所述反应管内，所述工艺气体进口贯穿所述工件托板和保温座。

作为上述技术方案的进一步改进：所述侧炉壁下部设有上斜面，所述下炉盖上部设有下斜面，所述上斜面和所述下斜面构成v型凹槽，所述隔离罩密封件位于所述隔离罩外壁和所述v型凹槽之间。

作为上述技术方案的进一步改进：所述侧炉壁上设有与所述炉膛连通的保护气体进口和保护气体出口。

作为上述技术方案的进一步改进：所述侧炉壁的上部、侧炉壁的下部以及上炉盖上均设有用于测量所述炉膛内温度的测温接口。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的适用于碳化硅半导体的高温加热炉体，在炉膛内设置反应管，并设置隔离罩将反应管与炉膛进行隔离，隔离罩底部与炉壳内壁之间设置隔离罩密封件，可以避免碳化硅半导体工艺过程中炉膛内由于高温而产生的不洁净气体进入反应管内，从而可以保证反应管内具有较高的洁净度；工艺气体可通过炉壳底部的工艺气体进口进入反应管内，然后从反应管进入隔离罩内，最后从隔离罩进入炉壳底部的工艺气体出口，实现工艺气体的排出。

附图说明

图1是本发明适用于碳化硅半导体的高温加热炉体的结构示意图。

图2是图1中a处的局部放大图。

图中各标号表示：1、炉壳；11、炉膛；12、工艺气体进口；13、工艺气体出口；14、侧炉壁；141、上斜面；142、保护气体进口；143、保护气体出口；15、上炉盖；16、下炉盖；161、下斜面；17、保温层；2、反应管；3、隔离罩；4、隔离罩密封件；5、加热器；6、工件托板；61、保温座；62、工件支架；63、工件托板密封件；7、测温接口。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1至图2示出了本发明适用于碳化硅半导体的高温加热炉体的一种实施例，本实施例的适用于碳化硅半导体的高温加热炉体，包括炉壳1，炉壳1内设有炉膛11，炉膛11底部设有反应管2、以及用于隔离反应管2和炉膛11的隔离罩3，隔离罩3底部与炉壳1内壁之间设有隔离罩密封件4，炉壳1底部设有工艺气体进口12和工艺气体出口13，工艺气体进口12与反应管2连通，反应管2与隔离罩3连通，工艺气体出口13位于隔离罩密封件4下方并与隔离罩3连通。

该适用于碳化硅半导体的高温加热炉体在炉膛11内设置反应管2，可将工件设于反应管2内，并设置隔离罩3将反应管2与炉膛11进行隔离，隔离罩3底部与炉壳1内壁之间设置隔离罩密封件4，可以避免碳化硅半导体工艺过程中炉膛11内由于高温而产生的不洁净气体进入反应管2内，从而可以保证反应管2内具有较高的洁净度；工艺气体可通过炉壳1底部的工艺气体进口12进入反应管2内，然后从反应管2进入隔离罩3内，最后从隔离罩3进入炉壳1底部的工艺气体出口13，实现工艺气体的排出。

作为优选的技术方案，本实施例中，反应管2上端敞开并与隔离罩3顶部具有间隙，也即反应管2和隔离罩3之间通过顶部的间隙实现连通，反应管2外壁与隔离罩3内壁之间具有间隙，工艺气体出口13设于反应管2外壁与隔离罩3内壁之间的间隙处，也即工艺气体出口13通过反应管2和隔离罩3侧壁之间的间隙实现与隔离罩3的连通。使用时，工艺气体通过炉壳1底部的工艺气体进口12进入反应管2内，然后从反应管2顶部进入隔离罩3内，最后从隔离罩3内壁与反应管2外壁之间的间隙进入炉壳1底部的工艺气体出口13，实现工艺气体的排出，结构简单、新颖。当然在其他实施例中，也可在反应管2上设置通孔实现与隔离罩3的连通，但是会增加反应管2的制造难度和成本。

进一步地，隔离罩3与反应管2同轴布置，或者说隔离罩3为筒状结构，炉膛11顶部(具体为上炉盖15上)吊装有加热器5，加热器5位于隔离罩3外周。本实施例中，加热器5的加热原理与现有的电加热器相同，但是通过将其沿隔离罩3外周布置，有利于保证反应管2内各处温度的均匀性。

进一步地，本实施例中，炉壳1包括侧炉壁14、上炉盖15、以及下炉盖16，作为优选的技术方案，侧炉壁14、上炉盖15、以及下炉盖16采用螺纹紧固件连接固定，以围成封闭的空间，下炉盖16下方设有工件托板6且两者之间设有工件托板密封件63，利用工件托板密封件63保证两者结合面处的密封性，侧炉壁14和上炉盖15均配置有保温层17，工件托板6上方依次设有保温座61和工件支架62，工件托板6可配置丝杠螺母副等机构实现工件的升降，下炉盖16位于保温座61外周，隔离罩3、反应管2以及工艺气体出口13位于下炉盖16上，保温座61和工件支架62位于反应管2内，工艺气体进口12贯穿工件托板6和保温座61。

更进一步地，本实施例中，侧炉壁14下部设有上斜面141，下炉盖16上部设有下斜面161，上斜面141和下斜面161构成v型凹槽，隔离罩密封件4位于隔离罩3外壁和v型凹槽之间。利用侧炉壁14下部的上斜面141、下炉盖16上部的下斜面161以及隔离罩3外壁三者共同挤压隔离罩密封件4达到良好的密封效果，从而将隔离罩3内部和炉膛11隔离开来，且便于加工、装配。其中，各密封件可以是常见的o型密封圈等。

更进一步地，本实施例中，侧炉壁14上设有与炉膛11连通的保护气体进口142和保护气体出口143。在工艺过程中，可以通过往炉膛11内输入保护气体或抽真空对加热器5进行保护，避免高温时氧化。

更进一步地，本实施例中，侧炉壁14的上部、侧炉壁14的下部以及上炉盖15上均设有用于测量炉膛11内温度的测温接口7。通过三个位置的测温接口7可对炉膛11内各处的温度进行测量。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。