[发明专利]一种元素气氛退火炉

摘要

本发明公开一种元素气氛退火炉，包括真空腔体、加热组件和退火釜，所述加热组件和退火釜置于真空不锈钢腔体内，所述退火釜包括釜体和可升降釜盖组件。所述真空腔体包括不锈钢腔体、密封圈、腔体盖、抽气管和进气管，所述抽气管和进气管上装有阀门。所述可升降釜盖组件包括釜盖、釜盖隔热层、升降杆和驱动电机，所述釜盖通过升降杆与腔体盖相连接，通过驱动电机控制升降杆的上下移动，从而控制釜盖的升降，在真空条件下实现退火釜的开启和密封。高温、高真空条件下固体单质供应舟中的固体单质产生元素蒸汽，样品槽上的样品在元素蒸汽中进行高温退火。该元素气氛退火炉具有操作简单、安全、退火效率高、低成本、可退火样品尺寸大的优点。 1

主权项

1.一种元素气氛退火炉，包括真空腔体（1）、加热组件（2）和退火釜（3），所述加热组件和退火釜（3）置于真空腔体（1）内，所述真空腔体（1）包括不锈钢腔体（11）、密封圈、腔体盖（13）、抽气管（14）和进气管（15），不锈钢腔体（11）为上有开口的筒体，不锈钢腔体（11）的开口经密封圈（12）与腔体盖（13）密封连接，在不锈钢腔体（11）侧面设有抽气管（14）和进气管（15），所述抽气管（14）和进气管（15）上装有阀门，抽气管经阀门连接真空泵，通过真空泵抽真空；所述加热组件（2）包括釜体隔热层（21）、加热电炉丝和热电偶（23），加热电炉丝（22）固定于釜体隔热层（21）内；通过热电偶（23）控制加热电炉丝（22）加热；其特征在于：所述退火釜（3）包括釜体（31）和可升降釜盖组件，所述釜体（31）内设有固体单质供应舟（4）和样品槽（5），所述釜体（31）置于加热电炉丝（22）上由加热电炉丝（22）加热到高温，热电偶（23）上端抵靠在釜体（31）的底面上，通过热电偶（23）丈量釜体（31）温度，当釜体（31）温度达到设定要求后，控制加热电炉丝（22）停止加热；所述可升降釜盖组件（32）包括釜盖（321）、釜盖隔热层（322）、升降杆（323）和驱动电机（324），釜盖（321）上设有釜盖隔热层（322），所述升降杆下端穿过釜盖隔热层（322）与釜盖（321）连接，升降杆（323）中上部置于腔体盖（13）底面设有的定位套（326）中且能在其中上下移动；驱动电机（324）上部固定在腔体盖（13）底面上，驱动电机（324）的电机轴上设有齿轮，与齿轮相对的升降杆（323）一侧有齿条，电机轴上的齿轮与升降杆（323）一侧的齿条（325）啮合；通过驱动电机（324）转动带动齿轮转动、带动齿条（325）上下移动而控制升降杆（323）的上下移动，从而控制釜盖的升降，在真空条件下实现退火釜（3）的开启和密封。

2.利用权利要求1所述的元素气氛退火炉对半导体材料进行元素气氛退火的方法，其特征在于：包括如下步骤：1）将固体单质颗粒置于固体单质供应舟（4）中，并将半导体材料置于样品槽（5）中，关闭腔体盖（13）后，关闭进气管（15）的阀门，通过抽气管（14）对真空腔体（1）进行抽真空；2）在真空腔体（1）达到5×10^‑4Pa真空后，通过驱动电机控制升降杆（323）向下运动，从而控制釜盖（321）的下降，在真空条件下实现退火釜（3）的釜盖（321）盖住釜体（31）而密封；3）通过加热组件（2）加热退火釜（3）至设定温度200℃‑700℃，并维持恒温，固体单质颗粒在高真空和高温下汽化产生元素蒸汽，半导体材料在元素气氛中退火，釜盖隔热层（322）和釜体隔热层（21）可以使整个退火釜（3）温度均匀，保证元素蒸汽不会在较低温区域中凝华；4）退火完成后，停止加热组件（2）的加热，并自然冷却至室温；通过驱动电机（324）控制升降杆（323）的向上运动，从而控制釜盖（321）上升，在真空条件下实现退火釜（3）的开启；关闭抽气管（14）的阀门，通过进气管（15）充入空气，使真空腔体（1）的压力上升至大气压，开启腔体盖（13），取出退火后的半导体材料，至此完成了半导体材料的元素气氛退火。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：半导体材料的尺寸面积小于等于30×30cm²。