CN112159952B - 一种能同时碳化多个钽片的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳化钽片的装置及方法,属于半导体材料制备技术领域。为解决现有钽片碳化装置无法分清碳化前和碳化后的钽片碳化情况的不足,本发明提供了一种能同时碳化多个钽片的装置,包括:坩埚体、坩埚上盖、钽片托架、保温层垫块和保温层壳体,多个钽片托架叠放在坩埚体内,钽片托架外壁上刻有编号,内壁加工有凸台,坩埚上盖盖在坩埚体上,保温层垫块和保温层壳体套在坩埚体外。一种能同时碳化多个钽片的方法,步骤为:将碳粉和钽片按碳粉、钽片、碳粉的次序放入钽片托架,盖上坩埚上盖,放入保温层,加热,使钽片在一定的碳化温度内碳化一定时间。本发明通过钽片托架上的标记区分钽片,通过比较碳化前后钽片重量观察钽片碳化是否达标。
Description
技术领域
本发明属于半导体材料制备技术领域,尤其涉及一种碳化钽片的装置及方法。
背景技术
AlN单晶拥有所有直接带隙半导体材料中最大的禁带宽度、最高的击穿场强、热导率高、热稳定性和化学稳定性好,在微电子、光电子领域具有广阔的应用前景,已成为国内外的研究热点,备受瞩目。目前制备AlN单晶衬底最常用的法有HVPE法(卤化物气相外延法)和PVT法(物理气相传输法)。对于AlN的HVPE生长设备而言,由于铝的卤化物(AlCl、AlCl3等)具有较强的腐蚀性,而且工作温度较高(通常大于1400℃),导致HVPE设备建造困难、成本较高、稳定性较差。另外HVPE法生长AlN的生长速度较慢,通常在每小时几十微米量级。同时由于反应原理和生长温度的限制,HVPE的生长速度难以得到有效提升,因而HVPE法制备AlN单晶衬底的周期太长,不利于商业化推广使用。相对而言,PVT法制备AlN单晶衬底生长速度较快,可以达到每小时毫米量级。高熔点金属碳化物(HfC、WC、TaC等)陶瓷、氮化物(HfN、TaN等)陶瓷、AlN陶瓷、热解BN、石墨等都曾作为生长AlN单晶的衬底材料。
当选用TaC作为衬底时,一般采用对坦片进行碳化处理制得TaC。目前所采用的的方法是将单片钽片或多个钽片混合翻入同一容器内,加入碳粉后进行碳化,易产生碳化不均匀的情况,且碳化后无法分清碳化前和碳化后的钽片碳化情况,不利于产品跟踪,效率低。
发明内容
为解决上述现有钽片碳化装置无法分清碳化前和碳化后的钽片碳化情况、不利于产品跟踪的不足,本发明提供了一种能同时碳化多个钽片的装置。
本发明的技术方案:
一种能同时碳化多个钽片的装置,包括:坩埚体、坩埚上盖、钽片托架、保温层垫块和保温层壳体,所述坩埚体为凹型,多个钽片托架叠放在坩埚体内,所述钽片托架为凹型且外壁上刻有编号,钽片托架内壁上加工有凸台,用于放置钽片,坩埚上盖盖在坩埚体上,使得坩埚体与坩埚上盖形成一个密闭结构,所述保温层垫块与坩埚体底面积相同,所述坩埚体放在保温层垫块上,所述保温层壳体盖在坩埚体和坩埚上盖形成的密闭结构上。
优选的,所述坩埚体由坩埚壳体和坩埚底组成。
优选的,所述保温层垫块和保温层壳体由保温硬毡制成。
一种基于以上装置的能同时碳化多个钽片的方法,步骤为:
一、将碳粉放入钽片托架中,使得碳粉与凸台的上端水平;
二、将钽片平稳放置于钽片托架的凸台上;
三、在放好后的钽片上再盖上一层碳粉;
四、依次将放好钽片和碳粉的钽片托架放入坩埚体体内,并盖上坩埚上盖进行密封,将其放在保温层垫块上,并将保温层壳体盖在坩埚体和坩埚上盖形成的密闭结构上;
五、将步骤四所得装置放在感应线圈内,对其加热,使钽片在一定的碳化温度内,碳化一定时间。
优选的,所述碳化温度为1300℃。
优选的,碳化的时间为20h。
为解决上述现有钽片碳化装置易产生钽片碳化不均匀的情况的不足,本发明提供了一种能同时碳化多个钽片的装置。
一种能同时碳化多个钽片的装置,包括:坩埚体、坩埚上盖、钽片托架、保温层垫块和保温层壳体,所述坩埚体为凹型,多个钽片托架叠放在坩埚体内,所述钽片托架为凹型且外壁上刻有编号,钽片托架内壁上加工有凸台,用于放置钽片,坩埚上盖盖在坩埚体上,使得坩埚体与坩埚上盖形成一个密闭结构,所述保温层垫块与坩埚体底面积相同,所述坩埚体放在保温层垫块上,所述保温层壳体盖在坩埚体和坩埚上盖形成的密闭结构上。
优选的,所述钽片托架由石墨材料制成。
本发明的有益效果:
1、本发明将钽片放在各自的钽片托架上,再将钽片托架依次叠放放入坩埚体内部,并通过感应线圈对坩埚体进行加热,使得各个钽片充分碳化后取出。通过凹型钽片托架的叠放实现了同时碳化多个钽片的有益效果,提高了产品碳化效率;同时,每个钽片分开放置在不同的钽片托架上,可通过钽片托架上的标记区分钽片,通过比较碳化前和碳化后钽片的重量可以观察处钽片的碳化是否达标,并将碳化后达到重量要求的钽片视为合格钽片,将其作为生长AlN单晶的衬底材料,保证了AlN单晶的生长质量。
本发明采用的是将钽片外表面包裹通过对其加热得到碳化钽的方法,本发明的钽片托架内壁上布置有凸台,使用时先将碳粉放入钽片托架中,使得碳粉与凸台的上端水平;再将钽片平稳放置于钽片托架的凸台上;最后再在放好后的钽片上盖上一层碳粉,可使得钽片与碳粉充分接触,保证钽片可以得到均匀的碳化。本发明结构简单,操作方便,零部件加工难度低,产品碳化效率高。
2、本发明所用的钽片托架采用了石墨材料,钽片与石墨接触的地方可在高温时与石墨进行反应,避免了钽片与钽片托架处未与碳粉接触而无法碳化的情况,保证了钽片的均匀碳化。
3、本发明的坩埚体由坩埚壳体和坩埚底组成,坩埚体可拆分,便于拆装。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的一种能同时碳化多个钽片的装置的结构示意图;
图2为具体实施方式一所述的钽片托架的结构示意图;
图3为具体实施方式二所述的一种能同时碳化多个钽片的装置的结构示意图;
其中,1、坩埚体;2、坩埚上盖;3、钽片托架;4、保温层垫块;5、保温层壳体;6、钽片;7、碳粉;101、坩埚壳体;102、坩埚底;301、凸台。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
具体实施方式一:参考图1、图2说明本实施方式,本实施方式提出以下技术方案:
一种能同时碳化多个钽片的装置,包括:坩埚体1、坩埚上盖2、钽片托架3、保温层垫块4和保温层壳体5,所述坩埚体1为凹型,其由坩埚壳体101和坩埚底102组成,多个钽片托架3叠放在坩埚体1内,所述钽片托架3为凹型且外壁上刻有编号,钽片托架3内壁上加工有凸台301用于放置钽片6,钽片托架3由石墨材料制成,坩埚上盖2盖在坩埚体1上,使得坩埚体1与坩埚上盖2形成一个密闭结构,所述保温层垫块4与坩埚体1底面积相同,所述坩埚体1放在保温层垫块4上,所述保温层壳体5盖在坩埚体1和坩埚上盖2形成的密闭结构上,所述保温层垫块4和保温层壳体5由保温硬毡制成。
使用时,步骤如下:
一、将碳粉7放入钽片托架3中,使得碳粉7与凸台301的上端水平;
二、测量钽片6的重量并进行记录后,将钽片6平稳放置于钽片托架3的凸台301上;
三、在放好后的钽片6上再盖上一层碳粉7;
四、依次将放好钽片6和碳粉7的钽片托架3放入坩埚体1体内,并盖上坩埚上盖2进行密封,将其放入到保温层壳体4内并盖上保温层上盖板5;
五、将步骤四所得装置放在感应线圈内,对其加热,使钽片在1300℃的碳化温度下,碳化20h;
六、测量碳化后钽片的重量,并与其碳化前的重量进行对比,将达到重量要求的钽片挑选出来,作为合格碳化钽片。
具体实施方式二:参考图3、图2说明本实施方式,本实施方式提出以下技术方案:
一种能同时碳化多个钽片的装置,包括:坩埚体1、坩埚上盖2、钽片托架3、保温层垫块4和保温层壳体5,所述坩埚体1为凹型,多个钽片托架3叠放在坩埚体1内,所述钽片托架3为凹型且外壁上刻有编号,钽片托架3内壁上加工有凸台301用于放置钽片6,钽片托架3由石墨材料制成,坩埚上盖2盖在坩埚体1上,使得坩埚体1与坩埚上盖2形成一个密闭结构,所述保温层垫块4与坩埚体1底面积相同,所述坩埚体1放在保温层垫块4上,所述保温层壳体5盖在坩埚体1和坩埚上盖2形成的密闭结构上,所述保温层垫块4和保温层壳体5由保温硬毡制成。
使用时,步骤如下:
一、将碳粉7放入钽片托架3中,使得碳粉7与凸台301的上端水平;
二、测量钽片6的重量并进行记录后,将钽片6平稳放置于钽片托架3的凸台301上;
三、在放好后的钽片6上再盖上一层碳粉7;
四、依次将放好钽片6和碳粉7的钽片托架3放入坩埚体1体内,并盖上坩埚上盖2进行密封,将其放入到保温层壳体4内并盖上保温层上盖板5;
五、将步骤四所得装置放在感应线圈内,对其加热,使钽片在1300℃的碳化温度下,碳化20h;
六、测量碳化后钽片的重量,并与其碳化前的重量进行对比,将达到重量要求的钽片挑选出来,作为合格碳化钽片。
Claims (7)
1.一种能同时碳化多个钽片的装置,其特征在于,包括:坩埚体(1)、坩埚上盖(2)、钽片托架(3)、保温层垫块(4)和保温层壳体(5),所述坩埚体(1)为凹型,多个钽片托架(3)叠放在坩埚体(1)内,所述钽片托架(3)为凹型且外壁上刻有编号,钽片托架(3)内壁上加工有凸台(301),用于放置钽片(6),坩埚上盖(2)盖在坩埚体(1)上,使得坩埚体(1)与坩埚上盖(2)形成一个密闭结构,所述保温层垫块(4)与坩埚体(1)底面积相同,所述坩埚体(1)放在保温层垫块(4)上,所述保温层壳体(5)盖在坩埚体(1)和坩埚上盖(2)形成的密闭结构上。
2.根据权利要求1所述一种能同时碳化多个钽片的装置,其特征在于,所述钽片托架(3)由石墨材料制成。
3.根据权利要求1所述一种能同时碳化多个钽片的装置,其特征在于,所述坩埚体(1)由坩埚壳体(101)和坩埚底(102)组成。
4.根据权利要求1所述一种能同时碳化多个钽片的装置,其特征在于,所述保温层垫块(4)和保温层壳体(5)由保温硬毡制成。
5.一种基于权利要求1所述装置的能同时碳化多个钽片的方法,其特征在于,步骤为:
一、将碳粉(7)放入钽片托架(3)中,使得碳粉(7)与凸台(301)的上端水平;二、将钽片(6)平稳放置于钽片托架(3)的凸台(301)上;三、在放好后的钽片(6)上再盖上一层碳粉(7);四、依次将放好钽片(6)和碳粉(7)的钽片托架(3)放入坩埚体(1)体内,并盖上坩埚上盖(2)进行密封,将其放在保温层垫块(4)上,并将保温层壳体(5)盖在坩埚体(1)和坩埚上盖(2)形成的密闭结构上;五、将步骤四所得装置放在感应线圈内,对其加热,使钽片在一定的碳化温度内,碳化一定时间。
6.根据权利要求5所述的一种能同时碳化多个钽片的方法,其特征在于,所述碳化温度为1300℃。
7.根据权利要求6所述的一种能同时碳化多个钽片的方法,其特征在于,碳化的时间为20h。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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