本发明涉及碳化硅晶体生长炉，具体涉及一种碳化硅晶体生长炉气路系统。
背景技术：
1、作为第三代宽带隙半导体材料的代表，碳化硅(sic)单晶材料具有禁带宽度大、热导率、电子饱和迁移速率高和击穿电场高等性质。sic器件在高温、高压、高频、大功率电子器件领域和航天、军工、核能等极端环境应用领域有着不可替代的优势，弥补了传统半导体材料器件在实际应用中的缺陷，正逐渐成为功率半导体的主流。
2、目前，碳化硅晶体的生长方法主要有物理气相传输法（pvt法）和高温化学气相沉积法（htcvd法）。其中，pvt法是一种常用的生长方法，其基本原理是在高温下，将碳化硅粉末加热至升华状态，然后通过惰性气体将升华的碳化硅输送到籽晶上，形成新的晶体，生长的晶体质量较高，但同时也受限于以下几个方面：
3、1、生长温度：其他条件不变的情况下，晶体生长速率总体上是随着温度的升高而增大，但是，过高的温度会导致晶体表面的氧化和蒸发，从而影响晶体质量；
4、2、生长室内的压力：压力的降低可以促进晶体生长，但过低的压力会导致晶体表面的氧化和蒸发，从而影响晶体质量；
5、3、气相组分：在sic晶体生长过程中，气相组分的过饱和度是气态物质结晶的源动力，气相成分如c/si比、惰性气体和掺杂物质的调节是碳化硅生长的关键；
6、4、尾气处理：尾气处理不完善会增加晶体晶格缺陷，如异晶型夹杂、第二相镶嵌体、空洞、微管、裂缝等，影响晶体质量。
7、然而现有技术对生长室内的压力、气相组分的控制和对尾气的处理仍需改进。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了提供一种配置合理、使用可靠的碳化硅晶体生长炉气路系统，在晶体生长过程中，显著提高对压力、气相组分和尾气处理的控制精度，从而提高晶体质量。
2、本发明的技术方案是：
3、一种碳化硅晶体生长炉气路系统，包括工艺气组分调节模块、真空抽气及压力控制模块、超压保护及尾气处理模块、差分抽气模块，其技术要点是：所述真空抽气及压力控制模块包括与生长炉炉体的抽真空口连通的抽真空管路、依次设于抽真空管路上的闸板阀、分子泵、第一阀门、第一真空规、过滤器、第二阀门和机械泵，所述机械泵的出口管路末端与超压保护及尾气处理模块的尾气输送管路末端连通，所述生长炉炉体另设有压力调节口，所述压力调节口与过滤器入口之间设有压力调节管路，所述压力调节管路靠近压力调节口处设有可控蝶阀，所述可控蝶阀的出口侧设有第三阀门；所述生长炉炉体包括石英管、设于石英管上、下两端的上密封法兰和下密封法兰，所述上密封法兰和下密封法兰与石英管之间分别利用内、外密封圈密封，内密封圈和外密封圈之间的区域与差分抽气管路连通，所述差分抽气模块包括所述差分抽气管路、设于差分抽气管路上的第四阀门和第二真空规，所述差分抽气管路的末端与第一阀门的出口侧管路连通；所述上密封法兰上设有用于检测并反馈生长炉炉体内部压力的薄膜规。
4、上述的碳化硅晶体生长炉气路系统，所述超压保护及尾气处理模块包括与生长炉炉体尾气出口连通的尾气输送管路、设于尾气输送管路上的常开阀、连接于常开阀入口管段和出口管段之间的超压保护管路、设于超压保护管路上的常闭阀和单向阀，所述单向阀位于常闭阀的出口侧。
5、上述的碳化硅晶体生长炉气路系统，所述工艺气组分调节模块包括多个气氛输送管路、与各个气氛输送管路的末端连接的汇流管路，所述气氛输送管路从起始端开始依次设置截止阀、质量流量控制器和单向阀，所述汇流管路上设有进气总阀门，所述汇流管路末端与生长炉炉体工艺气入口连通。
6、上述的碳化硅晶体生长炉气路系统，所述气氛输送管路的数量为三个，分别为氢气h2输送管路、氮气n2输送管路和氩气ar输送管路，所述氩气ar输送管路设有与汇流管路连通的备用支路，所述备用支路上依次设有截止阀、质量流量控制器和单向阀。
7、本发明的有益效果是：
8、1、各工艺气体通过截止阀、质量流量控制器和单向阀后汇流，再由进气总阀门进入生长炉炉体，质量流量控制器的流量设置可精确调节工艺气体的组分，气体组分控制精度高，有效提高晶体质量。
9、2、通过闸板阀、分子泵、第一阀门、过滤器、第二阀门、机械泵对生长炉炉体进行真空抽气，当需要调节生长炉炉体中压力时，闸板阀关闭，第三阀门打开，根据薄膜规反馈的压力信号控制可控蝶阀开度来实现控制炉体内压力的目的，控压精度高，保证了晶体生长过程中的控压需求，从而提高晶体质量。
10、3、在正常压力范围内碳化硅晶体生长过程产生的残余气体通过常开阀进入尾气输送管路，当系统内压力超过设定值时，常闭阀打开，再通过单向阀向输送管路排气，从而起到系统超压保护的作用。
11、4、在工作过程中，上密封法兰和下密封法兰与石英管采用内、外密封圈密封，由于双层密封圈之间的区域可能与大气连通，容易出现夹气现象影响炉体内真空度，故对内密封圈和外密封圈之间的区域进行差分抽气，保持内密封圈内、外压力平衡，从而确保真空密封的可靠度，保证产品质量。
12、综上，本发明采用模块化设计，结构简单，安全可靠，显著提高对压力、气相组分和尾气处理的控制精度，从而提高晶体质量。
1.一种碳化硅晶体生长炉气路系统，包括工艺气组分调节模块、真空抽气及压力控制模块、超压保护及尾气处理模块、差分抽气模块，其特征在于：所述真空抽气及压力控制模块包括与生长炉炉体的抽真空口连通的抽真空管路、依次设于抽真空管路上的闸板阀、分子泵、第一阀门、第一真空规、过滤器、第二阀门和机械泵，所述机械泵的出口管路末端与超压保护及尾气处理模块的尾气输送管路末端连通，所述生长炉炉体另设有压力调节口，所述压力调节口与过滤器入口之间设有压力调节管路，所述压力调节管路靠近压力调节口处设有可控蝶阀，所述可控蝶阀的出口侧设有第三阀门；所述生长炉炉体包括石英管、设于石英管上、下两端的上密封法兰和下密封法兰，所述上密封法兰和下密封法兰与石英管之间分别利用内、外密封圈密封，内密封圈和外密封圈之间的区域与差分抽气管路连通，所述差分抽气模块包括所述差分抽气管路、设于差分抽气管路上的第四阀门和第二真空规，所述差分抽气管路的末端与第一阀门的出口侧管路连通；所述上密封法兰上设有用于检测并反馈生长炉炉体内部压力的薄膜规。
2.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长炉气路系统，其特征在于：所述超压保护及尾气处理模块包括与生长炉炉体尾气出口连通的尾气输送管路、设于尾气输送管路上的常开阀、连接于常开阀入口管段和出口管段之间的超压保护管路、设于超压保护管路上的常闭阀和单向阀，所述单向阀位于常闭阀的出口侧。
3.根据权利要求1所述的碳化硅晶体生长炉气路系统，其特征在于：所述工艺气组分调节模块包括多个气氛输送管路、与各个气氛输送管路的末端连接的汇流管路，所述气氛输送管路从起始端开始依次设置截止阀、质量流量控制器和单向阀，所述汇流管路上设有进气总阀门，所述汇流管路末端与生长炉炉体工艺气入口连通。
4.根据权利要求3所述的碳化硅晶体生长炉气路系统，其特征在于：所述气氛输送管路的数量为三个，分别为氢气h2输送管路、氮气n2输送管路和氩气ar输送管路，所述氩气ar输送管路设有与汇流管路连通的备用支路，所述备用支路上依次设有截止阀、质量流量控制器和单向阀。
