[发明专利]超高真空碳化硅原料合成炉系统

说明书

本发明公开一种超高真空碳化硅原料合成炉系统，涉及碳化硅合成技术领域，由其制备的高纯碳化硅粉体原料能够广泛用于半导体碳化硅单晶体的生长及高纯碳化硅陶瓷样品的制备。本发明所述的超高真空碳化硅原料合成炉系统中，炉室为圆筒形立式双层水冷结构，炉室上安装炉盖，炉盖为双层水冷结构，红外测温组件位于炉盖顶端，炉盖可由电动升降机实现升降并旋开；炉室通过闸板阀、泵抽弯管与分子泵连接，组成系统主抽管路，炉室通过角阀、波纹管与机械泵相连，组成系统旁抽管路；样品支撑机构与炉室底盘固定，感应加热组件、测量组件分别与炉室侧面法兰固定。

技术领域

本发明涉及碳化硅合成技术领域，尤其涉及一种超高真空碳化硅原料合成炉系统。

背景技术

目前，碳化硅半导体是一种化合物半导体，具有宽带隙、高热导率、高临界击穿电场、高载流子饱和漂移速度以及极好的化学稳定性等特点，适合于制造高温、高频、高功率、抗辐射、抗腐蚀的电子器件，可广泛应用于固体照明、航空航天、通讯、海洋勘探、地震预报、石油钻井、汽车电子化等重要领域，被称为第三代半导体的典型材料。

要使用PVT法得到高质量的碳化硅单晶，必须采用高纯度的碳化硅粉体原料。现有技术中，碳化硅粉体的制备方法多采用高温固相合成方法，是将高纯硅粉和高纯碳粉按一定摩尔比例混合均匀后放入坩埚，将坩埚置于真空加热设备中，经过一系列高温热处理工序，将混合物合成为碳化硅粉体化合物的过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高真空碳化硅原料合成炉系统，由其制备的高纯碳化硅粉体原料能够广泛用于半导体碳化硅单晶体的生长及高纯碳化硅陶瓷样品的制备。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超高真空碳化硅原料合成炉系统，包括：炉室，所述炉室采用圆筒形立式双层水冷结构，且所述炉室的底盘具有单独水冷；所述炉室装配有炉盖，所述炉盖采用平面式双层水冷结构，且所述炉盖与电动升降机的提升座连接、可由升降机提升并侧向旋开；

样品支撑机构，所述样品支撑机构包括导向架，所述导向架由线性导轨和滚珠丝杠通过电机带动其升降运动；所述导向架安装有坩埚杆，所述坩埚杆为中空水冷结构、并放置有坩埚托盘及坩埚，且所述坩埚杆由波纹管密封、并用光栅尺显示所述坩埚的位置；

感应加热组件，所述感应加热组件包括水冷电极组件，所述水冷电极组件包括平面水冷结构式电极法兰、以及铜质中空水冷结构式电极棒，所述电极法兰与所述炉室的侧面法兰连接、并采用金属密封或氟橡胶密封，所述电极棒分别与感应线圈的出线端子连接、且所述电极棒与所述电极法兰采用金属密封或氟橡胶密封，所述电极法兰的大气一侧配有防触电保护防护罩；

红外测温组件，所述红外测温组件安装于所述炉盖的顶部、用于测量炉室内部的热场温度，所述红外测温组件包括红外测温仪、以及与所述红外测温仪连接的支撑部件，且所述红外测温仪的位置能够沿X轴、Y轴、Z轴方向调整；

压力测量组件，所述压力测量组件安装于所述炉室的侧面、与侧面法兰连接，且所述压力测量组件包括测量接管焊件、高真空规管、低真空规管、薄膜规管、及压力表，用于所述炉室的内部真空度测量及压力控制测量；

气路单元子系统，所述气路单元子系统包括真空获得、压力控制及进气装置，所述真空获得由闸板阀、泵抽弯管和分子泵实现主抽管路，由角阀、波纹管和机械泵实现旁抽管路，所述压力控制包括可控蝶阀、过滤器、截止阀及波纹管，所述进气装置包括特气盘、质量流量控制器及进气截止阀；

水路单元子系统，所述水路单元子系统采用封闭式不锈钢材质分水器、安装有压力表和放气阀，所述分水器通过橡胶管连接、且进水回水颜色区分，每个支路的进回水均装有球阀，且回水装有数显流量和温度监测计、带有温度与流量的信号输出。