CN220703865U - 一种带有特气控制系统的长晶设备 - Google Patents

Abstract

一种带有特气控制系统的长晶设备，涉及碳化硅晶体生长技术领域，技术方案是：包括反应腔和用于向反应腔供气的进气管，还包括恒温组件，恒温组件包括换热管和换热器，换热管的两端分别与换热器的进口和出口连接。本技术方案的有益效果是：通过恒温柜、测温计、换热器和换热部的配合，能直接监控输送到恒温柜内特气的温度，再通过换热器和换热部，对输送的特气进行加热或者散热，使特气温度达到恒定可控，通过恒温室，输送到反应腔前的管路再进行保温处理，从而让特气温度更加稳定，同时设置第一输送管和第二输送管，当设备损坏或者维修时，可以随时更换管路，避免了出现故障的设备带病运行，保证了长晶设备的长期稳定运行。

Description

一种带有特气控制系统的长晶设备

技术领域

本实用新型涉及碳化硅晶体生长技术领域，尤其涉及一种带有特气控制系统的长晶设备。

背景技术

碳化硅晶体生长大多使用物理气相输运法利用长晶炉进行，晶体生长炉进行晶体生长须在多种成分特定比例的特气氛围下进行。通入的特种气体的量由特气流量控制器通过控制流量控制，晶体生长需要多种气体，每种气体均由一个特气流量控制器控制该气体的流量。特气成分的纯净和流量的精确及稳定对碳化硅晶体的生长至关重要，然而实际生产中外界环境对输送特气的影响不可避免；特气流量控制器故障时有发生，直接或间接的导致晶体包裹体、微管、位错等缺陷的产生，严重影响了晶体的生长质量。

现在长晶炉特气输送管路是一根特气管道从车间特气总管路自上而下直接接入长晶设备特气入口，通过控制相关气阀、经过流量计，接至长晶炉长晶室上盖。气体进入生长腔室后自上而下流动扩散，经石英管下部的管路由真空泵抽走排出。

该过程中特气管路均暴露在车间环境中，由于车间环境内温度不同，这时特气的温度会随着车间内部的温度而发生改变，导致特气温度不稳定，其输送过程中，外界环境会影响特气的质量，导致测量计检测出现误差，影响晶体的生长；特气输送是由主管路直接并联单台设备管路，如主系统管路中因单台设备原因的压力波动直接影响多台设备，缺少单台的稳压装置，无法平稳控制特气流量；同时在较长的长晶过程中，关键零件故障后，需等待停炉后才可进行更换，故障流量控制器不得不带病运行，直至停炉更换，严重影响晶体生长质量。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现在特气输送时由于外界温度的影响，影响测量计的检测，检测数据出现误差的不足，而提出的一种带有特气控制系统的长晶设备。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种带有特气控制系统的长晶设备，包括反应腔和用于向反应腔供气的进气管，还包括恒温组件，恒温组件包括换热管和换热器，换热管的两端分别与换热器的进口和出口连接，换热管上连接有换热部，进气管经过换热部。

换热部保证进气管内的温度处于合适的温度，实现特气恒温控制及输出，免受环境影响，使特气指标更加量化，便于工艺改善及优化，换热器通过换热管对换热部输送介质。

优选地，进气管上连接有测温计，测温计与换热器电连接。

测温计检测特气的温度，与换热器连接，根据特气温度控制换热部介质质的温度，对进气管中的特气进行加热或者降温。

优选地，进气管包括总管、第一输送管和第二输送管，总管的出口分别连接第一输送管和第二输送管，换热部设置在总管上，第一输送管和第二输送管上均连接有调压阀、手阀、第一气控阀、流量计和第二气控阀，第一输送管和第二输送管的出口均连接在反应腔上。

第一输送管和第二输送管之间的配合，增加特气流量控制的备用支路，能确保长晶炉检测到管道上对应设备故障后自动将故障流量控制器切换至备用流量控制器的目的。

优选地，第一输送管和第二输送管上均设置有检漏口。

检漏口实现能及时补充更换故障流量计，实现了特气管路再次形成备用状态。

优选地，还包括有恒温柜，进气管的一端穿过恒温柜延伸至恒温柜内，换热部、第一输送管和第二输送管均位于恒温柜内。

恒温柜保证内部气体处于恒温状态，避免温度受外界环境的影响。

优选地，位于恒温柜外部的进气管上连接有单向阀和储气罐，单向阀位于储气罐的上方。

调压阀、单向阀和储气罐形成稳压装置，有效隔离系统压力波动，避免晶体生长过程受压力波动的影响，使进入长晶室的特气更加稳定，让长晶过程分子排列更加顺畅有序，提高晶体质量。

优选地，反应腔和恒温柜之间连接有保温管， 连接管位于保温管内。

优选地，反应腔的出口连接有机械泵。

优选地，换热部为盘管。

盘管的设置增加进气管的接触面积，快速调节进气管内部的气体的温度。

优选地，换热部为换热室，换热室设置在换热管上，进气管穿过换热室。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过恒温柜、测温计、换热器和换热部的配合，能直接监控输送到恒温柜内特气的温度，再通过换热器和换热部，对输送的特气进行加热或者散热，使特气温度达到恒定可控，通过恒温室，输送到反应腔前的管路再进行保温处理，从而让特气温度更加稳定，同时设置第一输送管和第二输送管，当设备损坏或者维修时，可以随时更换管路，避免了出现故障的设备带病运行，保证了长晶设备的长期稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施方式的结构示意图。

图中：1反应腔、2进气管、3恒温柜、4测温计、5换热部、6换热器、7单向阀、8储气罐、9第一输送管、10第二输送管、11调压阀、12手阀、13换热管、14流量计、15检漏口、16第一气控阀、17第二气控阀、18保温管、19机械泵。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

参照图1，一种带有特气控制系统的长晶设备，包括反应腔1和用于向反应腔供气的进气管2，还包括有恒温柜3，进气管2的一端穿过恒温柜3延伸至恒温柜3内，换热部5、第一输送管9和第二输送管10均位于恒温柜3内，恒温柜3使进气管2中的特气处于合适的温度，避免外界温度影响进气管2中特气的温度，还包括恒温组件，恒温组件包括换热管13和换热器6，换热管13的两端分别与换热器6的进口和出口连接，换热器6控制介质处于合适温度，再向换热部5中输送，介质吸收或者向特气输送热量，使特气处于合适温度，换热管13上连接有换热部5，进气管2经过换热部5，换热部5采用盘管设置，盘管环绕于进气管2，增加与进气管2之间的接触面积，实现快速散热，换热部5为换热室，换热室设置在换热管13上，进气管2穿过换热室，换热部5对输送的特气进行加热或者散热，使特气处于适中温度，进气管2将特气输送到反应腔1中，控制碳化硅晶体的生长，反应腔1和恒温柜3之间连接有保温管18， 进气管2位于保温管18内，保温管18使连接管中的特气处于合适的温度，反应腔1的出口连接有机械泵19，机械泵19使反应腔1内部处于真空状态，进气管2上连接有测温计4，测温计4与换热器6电连接，测温计4测量输送换热部5的特气，测温计4将检测特气的实际温度变动转换为模拟量信号，并根据与换热器6相应参数的数据差异，驱动换热器6的散热器吸散热，让特气温度达到恒定可控。

参照图1，进气管2包括有总管、第一输送管9和第二输送管10，总管的出口分别连接第一输送管9和第二输送管10，换热部5设置在总管上，第一输送管9和第二输送管10并列设置，能确保长晶炉检测到流量控制器故障后自动将故障流量控制器切换至备用流量控制器的目的，第一输送管9和第二输送管10上均连接有调压阀11、第一气控阀16、流量计14和第二气控阀17，第一气控阀16和第二气控阀17能隔离对应的第一输送管9和第二输送管10，方便更换流量计14，第一输送管9和第二输送管10的出口均连接在反应腔1上，第一输送管9和第二输送管10上均设置有检漏口15。

参照图1，位于恒温柜3外部的进气管2上连接有单向阀7和储气罐8，储气罐8内设置对应的特气，当主管路系统压力波动时，储气罐8根据程序设定的阈值自动调整罐体空间保持压力恒定，加上调压阀11的调压作用，使得进入流量计的气体压力恒定无波动，从而使进入流量计的特气无波动，单向阀7位于储气罐8的上方，调压阀11、单向阀7和储气罐8形成稳压装置，将管道的压力波动进行了有效隔离，降低了流量控制器入口的气压波动，使流量控制器工作在最佳工况下，一定程度上降低了晶体包裹体、微管、位错等缺陷产生的概率，提高了晶体生长质量。

在使用时，特气输送到进气管2中，依次通过单向阀7和储气罐8和测温计4，测温计4检测输送气体的温度，测温计4将检测的实际温度变动转换为模拟量信号，传递给换热器6，换热器6向换热部5中输送介质，介质使特气处于合适温度，之后气体依次输送到第一输送管9和第二输送管10，依次通过调压阀11、手阀12、第一气控阀16、流量计14和第二气控阀17之后输送到反应腔1中，当第一输送管9或者第二输送管10上的零件损坏时，通过手阀12关闭对应特气输送，进行维修。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种带有特气控制系统的长晶设备，包括反应腔（1）和用于向反应腔供气的进气管（2），其特征在于：还包括恒温组件，恒温组件包括换热管（13）和换热器（6），换热管（13）的两端分别与换热器（6）的进口和出口连接，换热管（13）上连接有换热部（5），进气管（2）经过换热部（5）。

2.根据权利要求1所述的带有特气控制系统的长晶设备，其特征在于：进气管（2）上连接有测温计（4），测温计（4）与换热器（6）电连接。

3.根据权利要求1所述的带有特气控制系统的长晶设备，其特征在于：进气管（2）包括有总管、第一输送管（9）和第二输送管（10），总管的出口分别连接第一输送管（9）和第二输送管（10），换热部（5）设置在总管上，第一输送管（9）和第二输送管（10）上均连接有调压阀（11）、手阀（12）、第一气控阀（16）、流量计（14）和第二气控阀（17），第一输送管（9）和第二输送管（10）的出口均连接在反应腔（1）上。

4.根据权利要求3所述的带有特气控制系统的长晶设备，其特征在于：第一输送管（9）和第二输送管（10）上均设置有检漏口（15）。

5.根据权利要求4所述的带有特气控制系统的长晶设备，其特征在于：还包括有恒温柜（3），进气管（2）的一端穿过恒温柜（3）延伸至恒温柜（3）内，换热部（5）、第一输送管（9）和第二输送管（10）均位于恒温柜（3）内。

6.根据权利要求5所述的带有特气控制系统的长晶设备，其特征在于：位于恒温柜（3）外部的进气管（2）上连接有单向阀（7）和储气罐（8），单向阀（7）位于储气罐（8）的上方。

7.根据权利要求5所述的带有特气控制系统的长晶设备，其特征在于：反应腔（1）和恒温柜（3）之间连接有保温管（18）， 进气管（2）穿过保温管（18）与反应腔（1）连接。

8.根据权利要求1所述的带有特气控制系统的长晶设备，其特征在于：反应腔（1）的出口连接有机械泵（19）。

9.根据权利要求1所述的带有特气控制系统的长晶设备，其特征在于：换热部（5）为盘管，盘管环绕于进气管（2）。

10.根据权利要求1所述的带有特气控制系统的长晶设备，其特征在于：换热部（5）为换热室，换热室设置在换热管（13）上，进气管（2）穿过换热室。