本技術涉及半導體基材生產裝備，具體為一種具有擋氣罩的半導體基材生產加熱系統。

背景技術：

1、第三代半導體，又稱寬禁帶半導體，是以碳化硅（sic）、氮化鎵（gan）為代表的半導體材料，具備高壓、高溫、高頻大功率等特性。目前已廣泛應用在無線基礎設施（基站）、衛星通信、軌道交通、新能源汽車、消費電子等領域。其中高溫純化裝備是制備第三代半導體sic基材的必備裝備。sic襯底生產所需的高純材料都是由高溫純化裝備生產。高溫純化裝備工作時的溫度達到2400℃，在這個溫度下目前已知的絕緣材料都會失效，所以高溫純化裝備使用的絕緣形式為真空絕緣，在真空絕緣設計時，保溫氈與石墨電極之間會存在縫隙，加熱時，熱輻射會通過縫隙輻射到保溫系統外部，導致保溫系統外部的溫度升高，保溫系統外部固定石墨碳氈的耐熱鋼會由于高溫降低強度，因此在加熱系統設計時需要設計擋溫環，防止熱輻射到保溫系統外部。但是經過長時間使用后的高溫純化裝備在擋溫環附近的耐熱鋼板也發現耐熱鋼強度降低，進而影響保溫系統性能。究其原因發現，前期設計的擋溫環可以有效的阻隔熱輻射對保溫系統外部耐熱鋼的損傷，但是在進行工藝循環抽氣時，由于真空絕緣間隙的存在保溫系統內部的部分氣流從真空絕緣間隙處被真空系統抽走，導致部分熱氣流損傷了耐熱鋼。

2、參見圖1，為現有的用于生產半導體基材的加熱系統，包括石墨電極2、絕緣間隙5和擋溫環4，其中石墨電極2頂部有螺紋孔用于連接銅電極，石墨電極2底部有螺紋孔用于連接加熱器，石墨電極2中部區域有凸臺階用于安裝擋溫環4。保溫氈1內表面設有耐熱鋼板3，石墨電極2貫穿保溫氈1并與保溫氈1之間留有絕緣間隙5；絕緣間隙5需要保證石墨電極2和保溫氈1在高溫膨脹后還有間隙以保證絕緣不失效。擋溫環4可以通過石墨電極2的頂部放到石墨電極2的凸臺階上，并且擋溫環4的底部需要與下部保溫氈1有一定間隙防止導電。

3、當石墨電極2通電時，由于有絕緣間隙5的存在不會使保溫系統帶電，因此能夠使高溫純化裝備升溫，另外在石墨電極2上安裝了擋溫環4，該擋溫環4的面積大于絕緣間隙5的面積，防止熱輻射通過絕緣間隙5將保溫系統內部的溫度輻射到保溫系統外部對耐熱鋼板3的損傷，但是在工藝循環真空系統抽氣時，有一部分熱氣流通過絕緣間隙5使耐熱鋼板3受到損傷。

技術實現思路

1、本實用新型克服了現有技術的不足，提出一種具有擋氣罩的半導體基材生產加熱系統。解決了高溫純化裝備加熱工藝循環時，抽氣通過真空絕緣間隙，導致熱氣流損傷保溫系統外部耐熱鋼的問題。

2、為了達到上述目的，本實用新型是通過如下技術方案實現的。

3、一種具有擋氣罩的半導體基材生產加熱系統，包括設置在高溫純化裝備爐體內的保溫氈、石墨電極和擋溫環；石墨電極貫穿保溫氈且與保溫氈之間存在絕緣間隙；保溫氈上表面設有耐熱鋼板，擋溫環連接在石墨電極上，且擋溫環的底部與保溫氈之間留有間隙；擋溫環將絕緣間隙覆蓋；還包括擋氣罩活動外筒、擋氣罩固定內筒和擋氣罩金屬環；所述擋氣罩金屬環一端與高溫純化裝備爐體頂部內壁連接，擋氣罩金屬環另一端與擋氣罩固定內筒連接，擋氣罩活動外筒一端與擋氣罩固定內筒滑動連接，擋氣罩活動外筒另一端放置在保溫氈上表面，擋溫環位于擋氣罩活動外筒內。

4、進一步的，還包括擋氣罩墊環，擋氣罩墊環放在保溫氈上表面，擋氣罩活動外筒放置在擋氣罩墊環上。

5、進一步的，擋氣罩墊環為石墨圓環。

6、進一步的，擋氣罩活動外筒和擋氣罩固定內筒均為石墨圓筒；通過石墨自潤滑性能擋氣罩活動外筒在擋氣罩固定內筒的外表面實現上下滑動。

7、更進一步，擋氣罩固定內筒為頂部有外螺紋，擋氣罩金屬環底部有內螺紋，擋氣罩固定內筒與擋氣罩金屬環通過螺紋連接，擋氣罩金屬環的材質為耐熱鋼。

8、更進一步，擋氣罩固定內筒上的外螺紋直徑小于擋氣罩金屬環上的內螺紋0.5mm。

9、進一步的，石墨電極頂部有螺紋孔用于連接銅電極，石墨電極底部有螺紋孔用于連接加熱器，

10、進一步的，石墨電極中部區域有凸臺階用于安裝擋溫環；擋溫環通過石墨電極頂部放到石墨電極的凸臺階上。

11、本實用新型相對于現有技術所產生的有益效果為：

12、1、本實用新型通過擋氣罩活動外筒和擋氣罩固定內筒之間的小間隙配合，并且通過石墨自潤滑特性實現氣罩空間的變化（當保溫系統降溫升降時不會損壞擋氣罩）。

13、2、耐熱鋼的熱膨脹系數大于石墨的熱膨脹系數，所以擋氣罩金屬環為內螺紋，擋氣罩固定內筒的石墨螺紋為外螺紋，防止石墨螺紋損壞。

14、3、擋氣罩固定內筒的螺紋與擋氣罩金屬環的螺紋螺距相同，但擋氣罩固定內筒螺紋公稱直徑＜擋氣罩金屬環公稱直徑，進一步降低石墨螺紋損壞。

15、4、通過本實用新型所述擋氣罩的使用解決了空氣絕緣方式損壞保溫系統外部耐熱鋼性能的問題，提高了高溫純化裝備的使用壽命。

技術特征：

1.一種具有擋氣罩的半導體基材生產加熱系統，包括設置在高溫純化裝備爐體（10）內的保溫氈（1）、石墨電極（2）和擋溫環（4）；石墨電極（2）貫穿保溫氈（1）且與保溫氈（1）之間存在絕緣間隙（5）；保溫氈（1）上表面設有耐熱鋼板（3），擋溫環（4）連接在石墨電極（2）上，且擋溫環（4）的底部與保溫氈（1）之間留有間隙；擋溫環（4）將絕緣間隙（5）覆蓋；其特征在于，還包括擋氣罩活動外筒（7）、擋氣罩固定內筒（8）和擋氣罩金屬環（9）；所述擋氣罩金屬環（9）一端與高溫純化裝備爐體（10）頂部內壁連接，擋氣罩金屬環（9）另一端與擋氣罩固定內筒（8）連接，擋氣罩活動外筒（7）一端與擋氣罩固定內筒（8）滑動連接，擋氣罩活動外筒（7）另一端放置在保溫氈（1）上表面，擋溫環（4）位于擋氣罩活動外筒（7）內。

2.根據權利要求1所述的一種具有擋氣罩的半導體基材生產加熱系統，其特征在于，還包括擋氣罩墊環（6），擋氣罩墊環（6）放在保溫氈（1）上表面，擋氣罩活動外筒（7）放置在擋氣罩墊環（6）上。

3.根據權利要求1所述的一種具有擋氣罩的半導體基材生產加熱系統，其特征在于，擋氣罩墊環（6）為石墨圓環。

4.根據權利要求1所述的一種具有擋氣罩的半導體基材生產加熱系統，其特征在于，擋氣罩活動外筒（7）和擋氣罩固定內筒（8）均為石墨圓筒；通過石墨自潤滑性能擋氣罩活動外筒（7）在擋氣罩固定內筒（8）的外表面實現上下滑動。

5.根據權利要求4所述的一種具有擋氣罩的半導體基材生產加熱系統，其特征在于，擋氣罩固定內筒（8）為頂部有外螺紋，擋氣罩金屬環（9）底部有內螺紋，擋氣罩固定內筒（8）與擋氣罩金屬環（9）通過螺紋連接，擋氣罩金屬環（9）的材質為耐熱鋼。

6.根據權利要求5所述的一種具有擋氣罩的半導體基材生產加熱系統，其特征在于，擋氣罩固定內筒（8）上的外螺紋直徑小于擋氣罩金屬環（9）上的內螺紋0.5mm。

7.根據權利要求1所述的一種具有擋氣罩的半導體基材生產加熱系統，其特征在于，石墨電極（2）頂部有螺紋孔用于連接銅電極，石墨電極（2）底部有螺紋孔用于連接加熱器。

8.根據權利要求1所述的一種具有擋氣罩的半導體基材生產加熱系統，其特征在于，石墨電極（2）中部區域有凸臺階用于安裝擋溫環（4）；擋溫環（4）通過石墨電極（2）頂部放到石墨電極（2）的凸臺階上。

技術總結
本技術公開了一種具有擋氣罩的半導體基材生產加熱系統，涉及半導體基材生產裝備；包括擋氣罩活動外筒、擋氣罩固定內筒和擋氣罩金屬環；所述擋氣罩金屬環一端與高溫純化裝備爐體頂部內壁連接，擋氣罩金屬環另一端與擋氣罩固定內筒連接，擋氣罩活動外筒一端與擋氣罩固定內筒滑動連接，擋氣罩活動外筒另一端放置在保溫氈上表面，擋溫環位于擋氣罩活動外筒內；本技術通過擋氣罩活動外筒和擋氣罩固定內筒之間的小間隙配合，并且通過石墨自潤滑特性實現氣罩空間的變化，擋氣罩結構的使用解決了空氣絕緣方式損壞保溫系統外部耐熱鋼性能的問題，提高了高溫純化裝備的使用壽命。

技術研發人員：吳忠舉,王起飛,侯煒強,白楊豐,王慧明,田冬龍,曹桂琳,牛慧超,侯宏瑾
受保護的技術使用者：山西中電科電子裝備有限公司
技術研發日：20240701
技術公布日：2025/4/28