CN115573035A - 一种碳化硅高温氧化炉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳化硅高温氧化炉装置，包括炉体及设于炉体上的炉体法兰，所述炉体内设有工艺管，所述工艺管一端贯穿所述炉体法兰且外周设有工艺管法兰，所述工艺管内设有石英管，所述石英管一端贯穿所述工艺管并设有石英管法兰，所述石英管法兰与所述工艺管法兰之间设有石英管承载法兰，所述炉体法兰与所述工艺管法兰之间设有第一密封件，所述工艺管与所述工艺管法兰之间设有第二密封件，所述石英管承载法兰与所述石英管法兰之间设有第三密封件，所述炉体法兰和所述工艺管法兰均为液冷法兰。本发明具有结构简单、可靠，有利于降低密封部件的工作温度，延长密封部件的使用寿命等优点。
Description
技术领域
本发明涉及半导体材料加工设备，尤其涉及一种碳化硅高温氧化炉装置。
背景技术
碳化硅作为第三代半导体材料，与硅材料相比具有大禁带宽度、高临界击穿电场、高电子迁移率和高热导率等优良特性，是制造高压、高温、抗辐照功率半导体器件的优良材料，也是目前综合性能最好、商品化程度最高、技术最成熟的第三代半导体材料。与硅材料一样，碳化硅可以采用热氧化工艺在表面生长二氧化硅绝缘层，基于硅材料的氧化温度通常相对较低，但是碳化硅晶片在此温度下氧化膜生长极其缓慢，因此通常碳化硅的氧化工艺需要在更高的温度下进行，这就对进行碳化硅晶片氧化膜生长的氧化炉炉门密封结构提出了更高的要求，主要在于高温环境系密封圈的密封可靠性及使用寿命会下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、可靠，有利于降低密封部件的工作温度，延长密封部件的使用寿命的碳化硅高温氧化炉装置。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种碳化硅高温氧化炉装置，包括炉体及设于炉体上的炉体法兰，所述炉体内设有工艺管，所述工艺管一端贯穿所述炉体法兰且外周设有工艺管法兰，所述工艺管内设有石英管，所述石英管一端贯穿所述工艺管并设有石英管法兰，所述石英管法兰与所述工艺管法兰之间设有石英管承载法兰，所述炉体法兰与所述工艺管法兰之间设有第一密封件，所述工艺管与所述工艺管法兰之间设有第二密封件，所述石英管承载法兰与所述石英管法兰之间设有第三密封件，所述炉体法兰和所述工艺管法兰均为液冷法兰。
作为上述技术方案的进一步改进：所述工艺管外周设有凸缘部，所述凸缘部一端面与所述炉体法兰之间设有第一导热垫，凸缘部另一端面与所述工艺管法兰之间设有第二导热垫。
作为上述技术方案的进一步改进：所述第一导热垫为碳纤维压缩垫。
作为上述技术方案的进一步改进：所述第二导热垫为石墨垫。
作为上述技术方案的进一步改进：所述工艺管与所述石英管之间设有衬管，所述石英管承载法兰远离所述石英管法兰的一端面与所述衬管抵接。
作为上述技术方案的进一步改进：所述衬管与所述工艺管之间具有间隙以形成排气通道，所述石英管内部与所述排气通道一端连通，所述石英管承载法兰与衬管抵接的端面上设有连通凹槽，所述排气通道另一端与所述连通凹槽对接，所述石英管承载法兰外周面上设有与所述连通凹槽连通的排气接头。
作为上述技术方案的进一步改进：所述炉体法兰与所述工艺管法兰固定连接，所述石英管承载法兰靠近石英管法兰的一端面设有承载法兰垫，所述承载法兰垫与工艺管法兰通过紧固件固定连接。
作为上述技术方案的进一步改进：所述炉体与所述工艺管之间填充有保温碳毡。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的碳化硅高温氧化炉装置，工艺管一端贯穿炉体法兰且外周设有工艺管法兰，工艺管内设有石英管，石英管一端贯穿工艺管并设有石英管法兰，石英管法兰与工艺管法兰之间设有石英管承载法兰，炉体法兰与工艺管法兰之间设有第一密封件，有利于保证炉体法兰与工艺管法兰之间的密封性，工艺管与工艺管法兰之间设有第二密封件，有利于保证工艺管与工艺管法兰之间的密封性，石英管承载法兰与石英管法兰之间设有第三密封件，当石英管法兰随石英管运动与石英管承载法兰贴紧时，可保证石英管承载法兰与石英管法兰之间的密封性，并且炉体法兰和工艺管法兰均为液冷法兰，通过往炉体法兰和工艺管法兰内通入冷却液，对各密封件进行降温，保证各密封件始终处于较低的工作温度，有利于延长各密封件的使用寿命。
附图说明
图1是本发明碳化硅高温氧化炉装置的外部结构示意图。
图2是本发明碳化硅高温氧化炉装置的剖面结构示意图。
图中各标号表示：1、石英管；11、石英管法兰；12、升降承载平台；2、工艺管；21、凸缘部；22、排气通道；3、炉体；31、炉体法兰；32、第一冷却液流道；33、保温碳毡；35、冷却液进液接头；36、冷却液出液接头；4、石英管承载法兰；41、连通凹槽；42、排气接头；43、承载法兰垫；5、工艺管法兰；51、第二冷却液流道；61、第一密封件；62、第二密封件；63、第三密封件；81、第一导热垫；82、第二导热垫；9、衬管。
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示出了本发明碳化硅高温氧化炉装置的一种实施例，本实施例的碳化硅高温氧化炉装置，包括炉体3及设于炉体3下端的炉体法兰31，炉体3内设有工艺管2且两者之间填充有保温碳毡33，通过保温碳毡33减少工艺管2内热量散失，工艺管2一端(具体为下端)贯穿炉体法兰31且外周设有工艺管法兰5，工艺管2内设有石英管1，石英管1一端(具体为下端)贯穿工艺管2并设有石英管法兰11，石英管法兰11与工艺管法兰5之间设有石英管承载法兰4，炉体法兰31与工艺管法兰5之间设有第一密封件61，工艺管2与工艺管法兰5之间设有第二密封件62，石英管承载法兰4与石英管法兰11之间设有第三密封件63，炉体法兰31和工艺管法兰5均为液冷法兰，例如可在炉体法兰31和工艺管法兰5内部分别设置第一冷却液流道32、第二冷却液流道51，并在各法兰的外周面上设置相应的冷却液进液接头35、冷却液出液接头36，通过市水等介质实现主动冷却。
该碳化硅高温氧化炉装置，工艺管2下端贯穿炉体法兰31且外周设有工艺管法兰5，工艺管2内设有石英管1，石英管1下端贯穿工艺管2并设有石英管法兰11，石英管法兰11与工艺管法兰5之间设有石英管承载法兰4，炉体法兰31与工艺管法兰5之间设有第一密封件61(例如密封圈、密封胶条等)，有利于保证炉体法兰31与工艺管法兰5之间的密封性，工艺管2与工艺管法兰5之间设有第二密封件62(例如密封圈、密封胶条等)，有利于保证工艺管2与工艺管法兰5之间的密封性，石英管承载法兰4与石英管法兰11之间设有第三密封件63(例如密封圈、密封胶条等)，当石英管法兰11随石英管1运动与石英管承载法兰4贴紧时(例如通过下方的升降承载平台12带动石英管1升降，实现碳化硅高温氧化炉的开启和关闭)，可保证石英管承载法兰4与石英管法兰11之间的密封性，并且炉体法兰31和工艺管法兰5均为液冷法兰，通过往炉体法兰31和工艺管法兰5内通入冷却液，对各密封件进行降温，保证各密封件始终处于较低的工作温度，有利于延长各密封件的使用寿命。
进一步地，本实施例中，工艺管2外周设有凸缘部21，凸缘部21一端面与炉体法兰31之间设有第一导热垫81，凸缘部21另一端面与工艺管法兰5之间设有第二导热垫82。通过凸缘部21及其上下两端面的第一导热垫81、第二导热垫82，将工艺管2的热量传递至石英管承载法兰4与石英管法兰11，从而提高冷却效果。
作为优选的实施例，第一导热垫81为碳纤维压缩垫，第二导热垫82为石墨垫。碳纤维压缩垫、石墨垫不仅具有优良的导热性能，而且可以用于缓冲石英管法兰11随石英管1上升运动时对于石英管承载法兰4、工艺管法兰5的压缩量，实现柔性接触。
进一步地，本实施例中，工艺管2与石英管1之间设有衬管9，石英管承载法兰4上端面与衬管9下端抵接。工艺管法兰5可通过工艺管2外周的凸缘部21对工艺管2提供支撑，石英管承载法兰4可对衬管9提供支撑。
进一步地，本实施例中，衬管9与工艺管2之间具有间隙以形成排气通道22，石英管1内部与排气通道22上端连通，石英管承载法兰4上端面上设有连通凹槽41，排气通道22下端与连通凹槽41对接，石英管承载法兰4外周面上设有与连通凹槽41连通的排气接头42。工艺过程产生的废气可依次通过排气通道22、连通凹槽41、排气接头42排出。
作为优选的实施例，炉体法兰31与工艺管法兰5固定连接(例如通过紧固件固定连接)，石英管承载法兰4靠近石英管法兰11的一端面设有承载法兰垫43，承载法兰垫43与工艺管法兰5通过紧固件固定连接，结构简单、连接可靠，拆装维护方便。
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。
Claims (8)
1.一种碳化硅高温氧化炉装置，包括炉体(3)及设于炉体(3)上的炉体法兰(31)，其特征在于：所述炉体(3)内设有工艺管(2)，所述工艺管(2)一端贯穿所述炉体法兰(31)且外周设有工艺管法兰(5)，所述工艺管(2)内设有石英管(1)，所述石英管(1)一端贯穿所述工艺管(2)并设有石英管法兰(11)，所述石英管法兰(11)与所述工艺管法兰(5)之间设有石英管承载法兰(4)，所述炉体法兰(31)与所述工艺管法兰(5)之间设有第一密封件(61)，所述工艺管(2)与所述工艺管法兰(5)之间设有第二密封件(62)，所述石英管承载法兰(4)与所述石英管法兰(11)之间设有第三密封件(63)，所述炉体法兰(31)和所述工艺管法兰(5)均为液冷法兰。
2.根据权利要求1所述的碳化硅高温氧化炉装置，其特征在于：所述工艺管(2)外周设有凸缘部(21)，所述凸缘部(21)一端面与所述炉体法兰(31)之间设有第一导热垫(81)，凸缘部(21)另一端面与所述工艺管法兰(5)之间设有第二导热垫(82)。
3.根据权利要求2所述的碳化硅高温氧化炉装置，其特征在于：所述第一导热垫(81)为碳纤维压缩垫。
4.根据权利要求2所述的碳化硅高温氧化炉装置，其特征在于：所述第二导热垫(82)为石墨垫。
5.根据权利要求2所述的碳化硅高温氧化炉装置，其特征在于：所述工艺管(2)与所述石英管(1)之间设有衬管(9)，所述石英管承载法兰(4)远离所述石英管法兰(11)的一端面与所述衬管(9)抵接。
6.根据权利要求5所述的碳化硅高温氧化炉装置，其特征在于：所述衬管(9)与所述工艺管(2)之间具有间隙以形成排气通道(22)，所述石英管(1)内部与所述排气通道(22)一端连通，所述石英管承载法兰(4)与衬管(9)抵接的端面上设有连通凹槽(41)，所述排气通道(22)另一端与所述连通凹槽(41)对接，所述石英管承载法兰(4)外周面上设有与所述连通凹槽(41)连通的排气接头(42)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的碳化硅高温氧化炉装置，其特征在于：所述炉体法兰(31)与所述工艺管法兰(5)固定连接，所述石英管承载法兰(4)靠近石英管法兰(11)的一端面设有承载法兰垫(43)，所述承载法兰垫(43)与工艺管法兰(5)通过紧固件固定连接。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的碳化硅高温氧化炉装置，其特征在于：所述炉体(3)与所述工艺管(2)之间填充有保温碳毡(33)。
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