一种碳化硅晶片生长用的加热设备的制作方法

本发明涉及碳化硅晶片加工技术，更具体地说，本发明涉及一种碳化硅晶片生长用的加热设备。

背景技术：

1、在sic单晶生长的过程中，为了扩大单晶尺寸、提高单晶质量和减少晶体缺陷等，通常需要晶体生长界面呈微凸状。由于生长界面微凸，导致晶体中心区域的生长速度要比边缘区域的生长速度快，也就是中心区域轴向温度梯度要大于边缘区域轴向温度梯度，结果就会造成与籽晶平行的同一平面的晶体生长速度和生长时间不同，进而造成晶体内部产生应力。另外，晶体后续还要经过切割、研磨等加工步骤，这又会引入表面应力。因此，在晶体加工过程中，需要对碳化硅晶片(简称晶片)进行退火处理，以降低晶片应力。

2、目前，通常采用退火炉对碳化硅晶片进行退火，具体的，首先将碳化硅晶片摞在一起放入坩埚内，然后，将坩埚竖直放置在退火炉中进行晶片的加热退火。

3、现有的碳化硅晶片在退火加热处理时，大多采用常规的退火炉，并需人工取放载有碳化硅晶片的坩埚，因退火高温可达到相对的2000℃，在取放过程中可能会由于炉内高温造成人员皮肤的烫伤，以至存在一定加工危险性；此外，经高温加热后的碳化硅晶片多通过自然冷却的方式降温至室温，使得后续碳化硅晶片退火时间更久，影响对碳化硅晶片的加工效率，因此，如何合理的解决这些问题是我们所需要考虑的。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种碳化硅晶片生长用的加热设备，该加热设备只需要在两个工位位置轮替带有碳化硅晶片的坩埚放入载筒上，以控制一对载筒交错升降运动，在实现碳化硅晶片有效的高温退火下，通过自动封堵加热腔的进口位置来取放碳化硅晶片，这样可避免加热高温造成工作人员的伤害，且坩埚的升降位置可自动配合水冷设施来快速降温至室温，这样通过在两个工位来交替进行碳化硅晶片退火加热和冷却的工序作用，可有效的提高碳化硅晶片退火效率。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳化硅晶片生长用的加热设备，包括退火箱，所述退火箱内固定连接有隔热板，所述退火箱的内腔由隔热板上下分隔成冷却腔和加热腔；

3、晶片载料结构，所述晶片载料结构的数量为一对，所述晶片载料结构包括支架、固定连接在所述支架两端且镜像设置的一对封堵座和固定连接在所述支架内侧的载筒；

4、所述隔热板上设置有用于封堵座封堵的移料通道，所述载筒中设置有冷却道，且冷却道的两端延伸至所述载筒的外表面，所述载筒的内侧活动设置有用于碳化硅晶片放置的坩埚；

5、链条升降单元，所述链条升降单元设置在冷却腔内，所述链条升降单元上固定连接有一对升降杆，所述链条升降单元通过对应的升降杆带动一对载筒交错升降；

6、冷却流通件，所述冷却流通件的数量为两对，且两两竖向设置为一组，所述冷却流通件包括外连接管、无缝连接在所述外连接管一端的密封环和滑动连接在所述外连接管内的内连接管，所述内连接管滑动连接在所述密封环上，相邻两个外连接管的管心间距与所述冷却道两端的间距相同；

7、直线伸缩结构，所述直线伸缩结构的数量为一对，两个外连接管对应设置在一个直线伸缩结构上，所述直线伸缩结构活动设置在所述隔热板上，所述链条升降单元上设置有用于活动抵接直线伸缩结构的挤压圆头杆；

8、当位于底部的封堵座设置在所述隔热板上的移料通道时，所述外连接管水平对应并靠近所述冷却道的端口位置，当位于顶部的的封堵座设置在所述隔热板上的移料通道时，所述所述外连接管水平对应并远离所述冷却道的端口位置。

9、在一个优选的实施方式中，所述退火箱上通过合页转动连接有密封箱门，且密封箱门水平对应在所述冷却腔的一侧，所述隔热板上固定连接有挡板。

10、在一个优选的实施方式中，所述链条升降单元包括固定连接在冷却腔的内顶、底部的一对转动座、转动连接在每个转动座上的飞轮、传动连接在一对飞轮上的传输链条和固定连接在其中一个转动座上用于驱动飞轮转动的马达，一对升降杆固定连接在所述传输链条的链板上，所述升降杆固定连接在位于顶部的封堵座上。

11、在一个优选的实施方式中，所述隔热板上固定连接有用于所述升降杆滑动的光杆一。

12、在一个优选的实施方式中，所述外连接管背向所述密封环的一端固定连接有石墨密封圈，所述内连接管背向所述外连接管的一端固定贯穿所述退火箱，所述石墨密封圈与所述冷却道的端口在同一直线上，所述冷却道呈螺旋设置。

13、在一个优选的实施方式中，所述载筒的外表面开设有对接平面，所述冷却道的端口设置在对接平面上，所述石墨密封圈与所述对接平面滑动接触。

14、在一个优选的实施方式中，位于顶部的封堵座和载筒上固定连接有导向板，所述石墨密封圈滑动接触在所述导向板上。

15、在一个优选的实施方式中，所述直线伸缩结构包括固定架、固定连接在所述固定架上的伸缩杆、套设在所述伸缩杆上的压簧和固定连接在所述固定架上的斜座，所述固定架固定连接在一对外连接管上，所述伸缩杆背向所述固定架的一端固定连接在所述退火箱的内壁上，所述斜座滑动连接在所述隔热板上。

16、在一个优选的实施方式中，所述斜座的底部固定连接有滑座，所述滑座滑动连接在所述隔热板上，所述斜座的顶部设置有滑动斜面，所述挤压圆头杆固定连接在所述传输链条上，所述挤压圆头杆滑动连接在所述斜座上。

17、在一个优选的实施方式中，所述隔热板上固定连接有用于所述挤压圆头杆滑动的光杆二。

18、本发明的技术效果和优点：

19、本发明的一种碳化硅晶片生长用的加热设备，利用设置的两处晶片载料结构来为碳化硅晶片提供两处加工位，通过将带有碳化硅晶片的坩埚放入片载料结构，以控制晶片载料结构下降至加热腔中，此时两处晶片载料结构可适应性通过隔热板来隔断加热腔，在降低热源的损失下，可使得碳化硅晶片进行应力消除的加热处理，同理，控制碳化硅晶片的坩埚上升至冷却腔中，另一处工位的晶片载料结构可载入待加热的碳化硅晶片进入加热腔中，因加热腔可实时封堵，这样在取放坩埚时可有效避免加热腔高温造成人员的伤害，较为安全。

20、本发明的一种碳化硅晶片生长用的加热设备，通过设置冷却流通件和直线伸缩结构，当晶片载料结构带出加热的坩埚并移动至冷却腔中时，此时挤压圆头杆和直线伸缩结构抵接的配合可使得一对冷却流通件与带有冷却道的载筒对接，利用冷却流通件作为冷却水进出流通的管结构，通过对冷却道内通入循环的冷却水，这样贴合设置在载筒内的坩埚可实现包围式的水冷冷却，从而可提高碳化硅晶片降温至室温的效率。

21、值得说明的是，因通过设置两处晶片载料结构进行碳化硅晶片的退火加工，以控制一对晶片载料结构交错升降运动，在实现加热腔取放坩埚的实时封堵下，两处的碳化硅晶片可实现加热和冷却工序的衔接加工，在提高加热安全性和冷却效率的效果下，可最大化缩短碳化硅晶片在该设备中的退火时长，同时还提高加工量，故可满足碳化硅晶片生产处理的效率和产能。

技术特征：

1.一种碳化硅晶片生长用的加热设备，其特征在于：包括退火箱（1），所述退火箱（1）内固定连接有隔热板（2），所述退火箱（1）的内腔由隔热板（2）上下分隔成冷却腔和加热腔；

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片生长用的加热设备，其特征在于：所述退火箱（1）上通过合页转动连接有密封箱门（3），且密封箱门（3）水平对应在所述冷却腔的一侧，所述隔热板（2）上固定连接有挡板（16）。

3.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片生长用的加热设备，其特征在于：所述链条升降单元（6）包括固定连接在冷却腔的内顶、底部的一对转动座（61）、转动连接在每个转动座（61）上的飞轮（62）、传动连接在一对飞轮（62）上的传输链条（63）和固定连接在其中一个转动座（61）上用于驱动飞轮（62）转动的马达（64），一对升降杆（7）固定连接在所述传输链条（63）的链板上，所述升降杆（7）固定连接在位于顶部的封堵座（42）上。

4.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片生长用的加热设备，其特征在于：所述隔热板（2）上固定连接有用于所述升降杆（7）滑动的光杆一（13）。

5.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片生长用的加热设备，其特征在于：所述外连接管（81）背向所述密封环（82）的一端固定连接有石墨密封圈（12），所述内连接管（83）背向所述外连接管（81）的一端固定贯穿所述退火箱（1），所述石墨密封圈（12）与所述冷却道（431）的端口在同一直线上，所述冷却道（431）呈螺旋设置。

6.根据权利要求5所述的一种碳化硅晶片生长用的加热设备，其特征在于：所述载筒（43）的外表面开设有对接平面（11），所述冷却道（431）的端口设置在对接平面（11）上，所述石墨密封圈（12）与所述对接平面（11）滑动接触。

7.根据权利要求5所述的一种碳化硅晶片生长用的加热设备，其特征在于：位于顶部的封堵座（42）和载筒（43）上固定连接有导向板（111），所述石墨密封圈（12）滑动接触在所述导向板（111）上。

8.根据权利要求3所述的一种碳化硅晶片生长用的加热设备，其特征在于：所述直线伸缩结构（9）包括固定架（91）、固定连接在所述固定架（91）上的伸缩杆（92）、套设在所述伸缩杆（92）上的压簧（93）和固定连接在所述固定架（91）上的斜座（94），所述固定架（91）固定连接在一对外连接管（81）上，所述伸缩杆（92）背向所述固定架（91）的一端固定连接在所述退火箱（1）的内壁上，所述斜座（94）滑动连接在所述隔热板（2）上。

9.根据权利要求8所述的一种碳化硅晶片生长用的加热设备，其特征在于：所述斜座（94）的底部固定连接有滑座（14），所述滑座（14）滑动连接在所述隔热板（2）上，所述斜座（94）的顶部设置有滑动斜面，所述挤压圆头杆（10）固定连接在所述传输链条（63）上，所述挤压圆头杆（10）滑动连接在所述斜座（94）上。

10.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片生长用的加热设备，其特征在于：所述隔热板（2）上固定连接有用于所述挤压圆头杆（10）滑动的光杆二（15）。

技术总结本发明公开了一种碳化硅晶片生长用的加热设备，具体涉及碳化硅晶片加工技术领域，包括退火箱，退火箱内固定连接有隔热板，退火箱的内腔由隔热板上下分隔成冷却腔和加热腔；还包括晶片载料结构、链条升降单元和冷却流通件；晶片载料结构的数量为一对，晶片载料结构包括支架、固定连接在支架两端且镜像设置的一对封堵座和固定连接在支架内侧的载筒；隔热板上设置有用于封堵座封堵的移料通道，载筒中设置有冷却道，且冷却道的两端延伸至载筒的外表面。本发明解决了碳化硅晶片加热的取放过程中可能会由于炉内高温造成人员皮肤的烫伤；经高温加热后的碳化硅晶片多通过自然冷却的方式降温至室温，影响对碳化硅晶片的加工效率。技术研发人员：张永良,王欣,孔海宽,章磊受保护的技术使用者：安徽微芯长江半导体材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13