一種微波退火裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體領域，涉及一種退火技術；具體來說，涉及一種微波退火裝置，用于多相混合材料燒結。
【背景技術】
[0002]微波退火技術是一種較新的退火技術，現在己經被應用于若干半導體領域的研究。但目前這項技術還未被成熟的運用于工業生產中，專用的退火裝置現多由各研究單位與各高校按實際要求自行組裝。現存的微波退火裝置主要存在有保溫性能不佳，退火升溫模式單一，樣本裝載與測溫不便等問題，給研究微波退火造成了很大的不便。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是微波退火過程中保溫性能不佳，退火升溫模式單一，樣本裝載與測溫不便的問題。
[0004]為達到上述目的，本發明提供了一種微波退火裝置，該裝置包含:
殼體，
套置于所述殼體內的微波退火池；
設置在所述殼體與微波退火池頂部的頂蓋，用于封閉微波退火池；
其中，所述的微波退火池為包含一中空部的容器，該容器的底部設置有石英坩禍，用于放置退火樣品。
[0005]上述的微波退火裝置，其中，所述的殼體與微波退火池均由高溫防爆玻璃制成。
[0006]上述的微波退火裝置，其中，所述的殼體與微波退火池均由耐高溫的高純3102玻璃制成，具有良好的透微波效果。
[0007]上述的微波退火裝置，其中，在所述殼體與微波退火池之間還留置有空隙部，用于填充功能填料。所述的功能填料是指具有透波、保溫、隔熱中任意一種或一種以上功能的材料。優選地，該功能填料是選用Si02。采用不吸微波，耐高溫的3102顆粒填充，依靠空隙中透微波，隔熱性能良好的空氣實現保溫，最終可低成本，簡單的同時實現透微波，保溫，耐高溫的功能。
[0008]上述的微波退火裝置，其中，所述的頂蓋由若干層耐溫玻璃層構成，在保持良好保溫性能的同時，又能非常方便的打開和蓋上，并可以使用紅外光線測溫。
[0009]上述的微波退火裝置，其中，所述的頂蓋的最外層耐溫玻璃層的直徑大于殼體的外徑。
[0010]上述的微波退火裝置，其中，所述的中空部中填充SiC顆粒。
[0011]上述的微波退火裝置，其中，所述的中空部中還摻雜填充有其他功能材料，以實現對不同介電常數物質的微波退火和燒結。
[0012]上述的微波退火裝置，其中，所述的微波退火池上還設置有SiC蓋。
[0013]本發明提供的微波退火裝置制作成本低，保溫性能好，通過中空部中功能材料的摻雜，可以靈活對不同介電常數的物質實現微波退火和燒結；采用耐溫玻璃層，在現有技術水平下，可以直接使用紅外測溫儀準確測量微波退火池內部溫度，測溫方便；而且，本發明的裝置可以實現平行的微波退火，相較馬弗爐退火，能節約大量的時間。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的微波退火裝置的結構示意圖。
[0015]圖2為本發明的微波退火裝置的微波退火池容器內熱源對流示意圖。
[0016]圖3為本發明的微波退火裝置的截面示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖通過具體實施例對本發明作進一步的描述，這些實施例僅用于說明本發明，并不是對本發明保護范圍的限制。
[0018]如圖1所示，為本發明提供的一種微波退火裝置，該裝置包含:
殼體10，
套置于所述殼體10內的微波退火池20 ;
設置在所述殼體10與微波退火池20頂部的頂蓋30，用于密封微波退火池20 ;
其中，所述的微波退火池20為包含一中空部21的容器，該容器的底部設置有石英坩禍22，用于放置退火樣品I。
[0019]—些實施例中，所述的微波退火池上還設置有SiC蓋23。
[0020]所述的殼體與微波退火池均由高溫防爆玻璃制成。更優的實施例中，所述的殼體與微波退火池均選用耐高溫的高純3102玻璃制成，具有良好的透微波效果。作為內部主體的微波退火池20為一中空容器，其中，中空部21可以使用SiC顆粒填充，其在吸收外界微波能量(將微波退火裝置置于微波爐中，開啟微波爐，提供能量)后，會快速升溫，可作為熱源。由于熱源在外部由此可實現微波退火池內的自然對流，如圖2的箭頭示意，使得退火池內溫度均勻退火更為均勻，高效。其中，微波退火池的中空部21內的SiC填料按照實際實驗要求可以混合摻雜一些其他材料(例如:不吸收微波的S12顆粒，可以由此調節整個微波退火池內部的透微波率；又例如:低溫時不透微波，高溫時透微波的物質，可以實現低溫時透微波率低，高溫時透微波率高的退火和燒結)，這種設計可以靈活對不同介電常數的物質實現微波退火和燒結，實現了退火升溫模式的多樣化，解決了現有技術退火升溫模式單一的問題。在微波退火池中設置有以石英坩禍，待退火樣品便置于石英坩禍之上。
[0021]在一些較優的實施例中，在所述殼體與微波退火池之間還留置有空隙部40，用于填充功能填料。所述的功能填料是指具有透波、保溫、隔熱中任意一種或一種以上功能的材料。優選地，該功能填料是選用Si02。一方面，S12顆粒能很好的透微波，另一方面，顆粒間空隙的不流動空氣既能很好的透微波，同時又是非常優異的隔熱材料，因此通過填充成本相對較低的S12顆粒，可以同時獲得優異的透波和保溫功能。本發明采用不吸微波，耐高溫的3102顆粒填充空隙部40，依靠空隙中透微波，隔熱性能良好的空氣實現保溫，最終可低成本，簡單的同時實現透微波，保溫，耐高溫的功能。
[0022]在一些較優的實施例中，微波退火池上的頂蓋30由多層耐高溫玻璃蓋組成，且最外層玻璃的直徑應略大于微波退火池保溫層的外徑(見圖3)，這種設計能夠保證在保持良好保溫性能的同時，又能非常方便的打開和蓋上，同時由于頂部有玻璃組成，待內部溫度退火溫度高于300 V后，在現有技術水平下，可以直接使用紅外測溫儀準確測量微波退火池內部溫度，這一設計解決了現有技術樣本裝載與測溫不便的問題。
[0023]此外，由于整個裝置所需的材料成本相對較低，初步估計整個裝置的成本不會超過2000元，因此在實際使用中可以制作多個微波退火池，可以實現平行的微波退火。相較馬弗爐退火，平行微波退火能節約大量的時間。例如:利用馬弗爐退火，從升溫，退火到降溫，通常需要不少于4h，而用微波退火，通常在微波中退火的時間在40min足夠(由微波直接加熱填充的功能填料，這種加熱方式能直接加熱功能材料本身，比馬弗爐通過熱傳導的方式加熱更為高效；且，有部分微波可以透過頂蓋直接作用在樣品表面，直接使得樣品升溫，從而可以縮短退火時間)，退火后的微波退火裝置還可置于保溫容器中實現延遲退火(即通過保溫室良好的隔熱效果，實現微波退火池中長時間保持退火所需的溫度，變相延長退火時間)。這意味著在大批量樣品退火時，微波退火實際所需時間只有馬弗爐退火的1/6。
[0024]操作使用方法:
首先按照實驗的實際要求，使用SiC顆粒或SiC與其他材料的混合顆粒填充內部微波退火池的中空部，并將內部微波退火池放入殼體中，兩者中間使用S1js粒進行填充。隨后將石英坩禍置于微波退火池底部中心位置，將待微波退火的樣品至于其上。最后蓋上多層玻璃的頂蓋。
[0025]之后，便可將整個微波退火池裝置放入微波發生器中，進行相關微波退火研究。如需檢測微波退火池內的實際退火溫度，則可以使用紅外光纖對準多層玻璃頂蓋，紅外線可直接透過玻璃頂蓋測量微波退火池內部的實際溫度，這樣可以避免一般測溫手段需開關微波退火池頂蓋所造成的熱量損失。
[0026]盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
【主權項】
1.一種微波退火裝置，其特征在于，該裝置包含: 殼體(10)， 套置于所述殼體(10)內的微波退火池(20); 設置在所述殼體(10)與微波退火池(20)頂部用于封閉微波退火池(20)的頂蓋(30);其中，所述的微波退火池(20 )為包含一中空部(21)的容器，該容器的底部設置有石英坩禍(22 )，用于放置退火樣品(I)。2.如權利要求1所述的微波退火裝置，其特征在于，所述的殼體(10)與微波退火池(20)均由高溫防爆玻璃制成。3.如權利要求2所述的微波退火裝置，其特征在于，所述的殼體(10)與微波退火池(20)均由耐高溫的高純S12玻璃制成。4.如權利要求1所述的微波退火裝置，其特征在于，在所述殼體(10)與微波退火池(20)之間還留置有空隙部(40)，用于填充功能填料；該功能填料是指具有透波、保溫、隔熱中任意一種或一種以上功能的材料。5.如權利要求4所述的微波退火裝置，其特征在于所述的功能填料選擇S12或石英砂。6.如權利要求1所述的微波退火裝置，其特征在于，所述的頂蓋(30)由若干層耐溫玻璃層構成。7.如權利要求6所述的微波退火裝置，其特征在于，所述的頂蓋(30)的最外層耐溫玻璃層的直徑大于殼體(10)的外徑。8.如權利要求1所述的微波退火裝置，其特征在于，所述的中空部(21)中填充SiC顆粒。9.如權利要求8所述的微波退火裝置，其特征在于，所述的中空部(21)中還摻雜填充有其他功能材料，以實現對不同介電常數物質的微波退火和燒結。10.如權利要求8所述的微波退火裝置，其特征在于，所述的微波退火池(20)上還設置有 SiC 蓋(23)。
【專利摘要】本發明公開了一種微波退火裝置，該裝置包含：殼體；套置于該殼體內的微波退火池；設置在該殼體與微波退火池頂部的頂蓋，用于封閉微波退火池；其中，該微波退火池為包含一中空部的容器，該容器的底部設置有石英坩堝，用于放置退火樣品。本發明提供的微波退火裝置制作成本低，保溫性能好，測溫方便，可以靈活對不同介電常數的物質實現微波退火和燒結；而且，本發明的裝置可以實現平行的微波退火，相較馬弗爐退火，能節約大量的時間。
【IPC分類】H01L21/67
【公開號】CN105185733
【申請號】CN201510529534
【發明人】時繼東, 馮道倫, 趙敏, 胡亦楊
【申請人】上海海事大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月26日