[实用新型]一种水平式碳化硅高温氧化装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及高温氧化技术领域，特指一种水平式碳化硅高温氧化装置，该装置不但能够实现碳化硅材料的干氧或湿氧氧化，而且还能够在真空或其它气氛下进行原位退火，以满足碳化硅功率器件的制备要求。

背景技术：

碳化硅（SiC）是一种重要的宽带隙半导体材料，在高温、高频和大功率器件等领域有着巨大的应用潜力。和传统的硅（Si）材料相比，SiC拥有明显的优势，比如，其禁带宽度是Si的3倍，饱和电子漂移速率是Si的2.5倍，击穿电场是Si的10倍。除了以上优点外，SiC还是众多化合物半导体中唯一一种可以自身形成氧化物（SiO₂）的化合物半导体，而SiO₂本身又是半导体器件制备工艺中最常用的绝缘介质材料，因而SiC材料可以与传统的Si器件制备工艺相兼容。SiC功率金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）便是体现上述SiC优越性能的典型器件。传统的Si基MOSFET由于其在较高电压下有着很大的导通电阻，往往无法在大功率领域使用。

因而，人们不得不使用Si基绝缘栅门极晶体管（IGBT）来作为耐高压器件。相比之下，SiC由于有着更高的击穿电场，相同耐压下其漂移层的厚度要比Si材料薄很多，因此SiC MOSFET的导通电阻要远远小于SiMOSFET。另外，SiC MOSFET是一种单极性器件，其功率损失要明显低于现在广泛使用的Si IGBT。目前，国际上已经将600V和1200V SiC MOSFET商品化，并且随着其商品化程度不断提高SiC MOSFET有望在未来代替现有的Si IGBT而成为高温大功率器件领域的首选。

由于SiC MOSFET的栅电极的制备需要对SiC表面进行氧化处理，并且器件性能的可靠性与氧化层及SiC的界面有着密切的关系，因此SiC的氧化工艺对于该器件的制备是至关重要的。然而，与Si材料700-800℃左右的氧化温度相比，SiC通常需要在1300℃左右氧化数小时才能获得所需的氧化层厚度，且为了减少SiO2与SiC界面的缺陷密度，氧化工艺完成后往往还需要在一氧化二氮（N₂O）氛围中进行原位退火。显然，现有的氧化装置已无法满足的SiC材料的氧化工艺要求。因此，如何设计一种满足SiC氧化工艺要求的高温氧化装置已成为一个亟待解决的课题。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种水平式碳化硅高温氧化装置，该装置不但能够实现SiC材料的干氧或湿氧氧化，而且还能够在真空或其它气氛下进行原位退火，以满足SiC功率器件的制备要求。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：该水平式碳化硅高温氧化装置包括：石英管嵌套结构及用于对石英管嵌套结构内放置的产品进行高温氧化处理的加热组件；所述的石英管嵌套结构为水平设置的双层石英管嵌套结构，其包括：一水平放置的外层石英管及内嵌于外层石英管中的内层石英管，其中，该内、外层石英管之间形成一水平方向的环形空腔，该双层石英管嵌套结构两端分别通过一密封结构固定装配，令内、外层石英管之间相互隔绝；所述的加热组件为射频加热组件，其包括：贴合固定于外层石英管内壁的保温件、贴合固定于保温件上的加热件及包覆于外层石英管外表面的加热驱动件，其中，加热件与内层石英管外壁形成有一间隙；所述的密封结构中设置有数个连通所述环形空腔的气孔；所述内层石英管两端分别以可拆装的方式紧密安装有一与密封结构紧密连接的进气端部件及出气端部件，该进气端部件及出气端部件分别设有与所述内层石英管的内腔连通的第二进气口及第二出气口。

进一步而言，上述技术方案中，所述的密封结构包括：固定安装于所述双层石英管嵌套结构两端的法兰盘和密封压环；该法兰盘上开设有用于装配的通孔，该通孔包括与内层石英管配合的第一安装位以及与外层石英管配合的第二安装位，该第一安装位及第二安装位在法兰盘左右端面处形成有用于安装密封件的倒角。

进一步而言，上述技术方案中，所述的密封压环紧密固定于法兰盘底部，且所述的外层石英管镶嵌于法兰盘的第二安装位中，所述的密封压环与法兰盘上第二安装位端口的倒角处设置有第一密封圈，令外层石英管的端口密封安装于法兰盘中。

进一步而言，上述技术方案中，所述的进气端部件包括：一主体以及成型于主体下端的底板，该主体上成型设有贯通其内腔的通孔和所述的第二进气口，该主体上紧密安装有一可密封其通孔的盘盖，其之间并通过第三密封圈密封。