一种高温CVD设备的制作方法

本发明涉及一种晶体生长炉，尤其涉及一种高温CVD设备的双层石英水冷及支撑装置。

背景技术：

CVD设备为一种常见的通过化学气相沉积法进行晶体生长的高温真空设备，其可以用于生长各种高质量的外延层材料。以碳化硅(SiC)为例，其是一种第三代宽禁带半导体材料，具有宽禁带、高击穿电压、高热导率、高电子饱和漂移速率、高电子迁移率、小介电常数、强抗辐射性、高化学稳定性等优点，是制造高温、高频、大功率、抗辐射、非挥发存储器件及光电集成器件的关键材料；碳化硅电力电子器件具有转换效率高、耐高温、抗辐射等特点，已经逐渐在电力转换、太阳能光伏、电动汽车、高效马达等领域取代硅器件，开始崭露头角。碳化硅电力电子器件的性能主要取决于碳化硅外延材料的质量，现有技术中，通常利用高温CVD设备进行碳化硅外延层材料的生长，因此设备的可靠和稳定性也显得尤为重要。

中国专利申请CN 103184514 A公开了一种晶体生长炉，其冷却侧壁采用石英材质，在安装此双层冷却侧壁过程中采用多个法兰配合将侧壁固定住，但是使用过程中由冷却侧壁形成的收容空间需要抽真空，这样由于负压的原因上顶盖和下顶盖会沿冷却侧壁的轴向对其进行挤压，由于法兰盘发生的微小弹性形变以及法兰盘之间的间隙被压缩，在轴向应力足够大的情况下，石英材质的侧壁会被压碎或压裂。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可以对双层侧壁提供固定支撑防止其被压裂的高温CVD设备。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种高温CVD设备，包括：设有内层侧壁与外层侧壁的双层侧壁，以及分别设置在所述双层侧壁两端的盖体，其特征在于，所述双层侧壁周向设有基准法兰，所述基准法兰沿所述双层侧壁轴向固定限位至少一端的所述盖体。

本发明一个较佳实施例中，所述盖体包括顶盖、上法兰和下法兰，且所述顶盖、上法兰、下法兰和基准法兰逐层压叠，所述上法兰和所述下法兰之间间隙可调整连接，或/和所述下法兰和所述基准法兰之间间隙可调整连接。

本发明一个较佳实施例中，所述基准法兰固定在所述CVD设备外部的支撑架上。

本发明一个较佳实施例中，所述内层侧壁和所述外层侧壁之间设有间隙，所述内层侧壁两端均伸出与外层侧壁的端部错开设置。

本发明一个较佳实施例中，上法兰设有第一胶圈槽，所述上法兰设有第一胶圈槽，所述下法兰设有朝向所述上法兰的第一凸部，所述内层侧壁的端部以及其外周设有的胶圈共同 设置在所述第一胶圈槽内，所述第一凸部沿所述双层侧壁轴向压入所述第一胶圈槽并挤压所述胶圈。

本发明一个较佳实施例中，所述基准法兰设有第二胶圈槽，所述下法兰设有朝向所述基准法兰的第二凸部，所述外层侧壁的端部以及其外周设有的胶圈共同设置在所述第二胶圈槽内，所述第二凸部沿双层侧壁轴向压入所述第二胶圈槽并挤压所述胶圈。

本发明一个较佳实施例中，所述上法兰和下法兰分别通过胶条密封的抵在内层侧壁端部和外层侧壁端部。

本发明一个较佳实施例中，所述双层侧壁两端均设有的基准法兰均通过同一支撑架固定，所述支撑架限定两所述基准法兰沿所述双层侧壁轴向的间距。

本发明一个较佳实施例中，所述上法兰下端面和所述下法兰上端面之间相接触的面上设有调整凸纹，或/和所述下法兰下端面和所述基准法兰上端面之间相接触的面上设有调整凸纹。

本发明一个较佳实施例中，所述上法兰下端面和所述下法兰上端面之间垫有若干层调整垫片，或/和所述下法兰下端面和所述基准法兰上端面之间垫有若干层调整垫片。

本发明一个较佳实施例中，所述双层侧壁采用石英材料制成。

本发明一个较佳实施例中，所述双层侧壁两端采用相同的固定结构和密封结构。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

(1)通过设置位置固定的基准法兰，将盖体的位置固定住，保证盖体位置准确安装在双层侧壁的端部的前提下，还保证了在双层侧壁内腔负压条件下，盖体不会对双层侧壁进行轴向压迫，以致双层侧壁被压损的情况发生。

(2)本发明设置的上法兰、下法兰和基准法兰两两配合分别通过轴向的挤压使套在外层侧壁和内层侧壁外周的胶圈产生径向的形变膨胀，从而将法兰和侧壁之间密封起来，密封过程是动态的，法兰或其他部件出现些许松动或形变时，由于胶圈被加压的量较大，能抵消上述由于松动或形变产生的缝隙，始终保持密封；

(3)通过严格控制三个法兰的厚度尺寸和间隙尺寸，以此控制因为负压情况下上、下顶盖对法兰的挤压位移较小或者为零，从而侧壁端部受到的轴向应力得到了上限控制，在侧壁轴向不会有较大应力产生，避免石英冷却双层侧壁被挤产生碎裂；

(4)通过胶条密封侧壁端部，通过胶圈密封侧壁周向，保证了全方位的密封，同时与石英冷却双层侧壁之间接触的部件均是橡胶材质，较硬的金属材质法兰与顶盖均不与石英冷却双层侧壁直接接触，其不容易碎裂；

(5)双层结构的侧壁内外被密封，其两层之间也被密封，形成较好的密封结构。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，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为本发明的优选实施例的晶体生长炉的结构示意图；

图2是本发明的优选实施例的一种高温CVD设备的双层石英水冷及支撑装置的结构示意图；图中：1、双层侧壁，2、内层侧壁，3、外层侧壁，4、上法兰，5、下法兰，6、基准法兰，7、胶圈，8、第一胶圈槽，9、第二胶圈，10、第一凸部，11、第二凸部，12、顶盖，13、支撑架，14、铜垫圈，15、胶条。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

参图1和图2，介绍本申请高温CVD设备的一具体实施方式。在本实施方式中，该高温CVD设备包括双层侧壁1、设置在双层侧壁两端的盖体、以及基准法兰。

如图2所示，一种高温CVD设备，包括：设有内层侧壁2与外层侧壁3的双层侧壁1，以及分别设置在双层侧壁1两端的盖体，双层侧壁1周向设有基准法兰6，基准法兰6沿双层侧壁1轴向固定限位盖体。此结构便能够保证法兰与盖体不会沿轴向将双层侧壁1压损。

双层石英水冷及支撑装置具体包括以下部件：至少一端的盖体包括顶盖12、上法兰4和下法兰5，且顶盖12、上法兰4、下法兰5和基准法兰6逐层压叠。内层侧壁2一端伸出与外层侧壁3一端错开的双层侧壁1，相错设置的双层侧壁1可以使得内层侧壁2和外层侧壁3均被法兰挤压箍住的密封，这样就形成了双层的密封结构，两层之间的缝隙也形成密封，方便通入冷却水源。

逐层挤在一起的上法兰4、下法兰5和基准法兰6，上法兰4和下法兰5沿侧壁轴向共同挤压胶圈7密封内层侧壁2的外周向，下法兰5和基准法兰6沿侧壁轴向共同挤压胶圈7密封外层侧壁3的外周向，本发明的较佳实施例中，双层侧壁1、上法兰4、下法兰5和基准法兰6的横截面均为圆形，法兰将胶圈7在侧壁外周固定挤压住，形成密封结构；同时两个法兰沿侧壁轴向同时挤压一个胶圈7，使胶圈7在径向形成膨胀，这样胶圈7对侧壁的密封作用不容易受到侧壁以及各法兰位移的影响，密封稳定性较好。

上法兰4、下法兰5和基准法兰6三者整体相对于双层侧壁1的轴向固定，基准法兰6相对于双层侧壁1固定设置，下法兰5和上法兰4依次相对固定，此结构的一个较佳实施例为：基准法兰6被支撑架13固定，其相对于双层侧壁1固定设置，然后下法兰5通过螺栓固定在基准法兰6上，再然后上法兰4通过螺栓固定在下法兰5上，这样三个法兰相对于被 一体的固定在支撑架13上，其相对于双层侧壁1是固定的，也即三个法兰不会挤压双层侧壁1的端部。

在安装过程中，由于各个部件尺寸存在误差，以及安装的误差和热胀冷缩，法兰上的台阶会抵住双层侧壁1的端部，在安装过程中如果仅依靠胶圈压缩量来限制几个法兰的相对位置，会导致法兰之间留有缝隙以及因压缩量过大胶圈和内层石英件的损坏，并且抵住的应力已经很大，在对收容空间进行抽真空处理，形成负压的情况下，两顶盖12会对双层侧壁1的轴向在附加更多轴向应力(该应力相当大)，这样安装过程的应力以及负压形成的应力相互叠加，就容易在轴向将双层侧壁1挤压出现碎裂。为了避免上述现象发生，上法兰4和下法兰5之间间隙可调整连接，或/和下法兰5和基准法兰6之间间隙可调整连接，可以采用以下两种实施例：

(1)上法兰4下端面和下法兰5上端面之间相接触的面上设有调整凸纹，或/和下法兰5下端面和基准法兰6上端面之间相接触的面上设有调整凸纹。凸纹结构根据安装经验稍微做调整，以方便改变每个法兰的厚度，这样法兰上的台阶就会与双层侧壁1的端部保持合适的间隙，保证台阶对端部的应力几乎为零，这样能够挤压住胶条15保证密封，会产生轴向应力，但是应力不会作用在石英内壁上而是通过调整凸纹传导至支撑架13。

(2)上法兰4下端面和下法兰5上端面之间垫有若干层调整垫片，或/和下法兰5下端面和基准法兰6上端面之间垫有若干层调整垫片。根据安装经垫入不同厚度或多层调整垫片，以方便改变相邻两个法兰之间的间隙，这样法兰上的台阶就会与双层侧壁1的端部保持合适的间隙，保证台阶对端部的应力几乎为零，能够挤压住胶条15保证密封，又不会产生过大轴向应力。

上法兰4和下法兰5分别通过胶条15密封的抵在内层侧壁2端部和外层侧壁3端部。上法兰4和下法兰5各设置的台阶分别通过胶条15密封的抵在内层侧壁2端部和外层侧壁3端部，台阶既能够挤压胶条15保证密封，又能够保证侧壁不在其轴向产生位移。

上法兰4设有第一胶圈槽，下法兰5设有朝向上法兰4的第一凸部10，内层侧壁2的端部以及其外周设有的胶圈7共同设置在第一胶圈槽内，第一凸部10沿双层侧壁1轴向压入第一胶圈槽并挤压胶圈7。基准法兰6设有第二胶圈槽，下法兰5设有朝向基准法兰6的第二凸部11，外层侧壁3的端部以及其外周设有的胶圈7共同设置在第二胶圈槽内，第二凸部11沿双层侧壁1轴向压入第二胶圈槽并挤压胶圈7。此种结构将胶圈7卡入到侧壁与法兰共同形成的胶圈槽内，使得胶圈7能够严密的形成密封结构，且胶圈7在被挤压后会饱和的充垫在胶圈槽内，铜垫圈14有助于辅助凸部对胶圈7的挤压。同一个胶圈槽内可以设置两个或多个胶圈7。

如图1和图2所示，一种双层冷却侧壁，包括：筒状的双层侧壁1以及盖在双层侧壁 1一端的顶盖12，顶盖12与上法兰4密封连接。

双层侧壁1采用石英材料制成，内层侧壁2和外层侧壁3之间留有间隙，间隙有助于通入冷却的水源。双层侧壁1两端采用相同的固定结构和密封结构，这样收容空间就能够被完全密封起来。

上法兰4设有第一胶圈槽8，下法兰5设有第一凸部10，内层侧壁2的端部以及其外周设有的胶圈7共同设置在第一胶圈槽8内，第一凸部10沿双层侧壁1轴向压入第一胶圈槽8并挤压胶圈7；基准法兰6设有第二胶圈槽9，下法兰5设有第二凸部11，外层侧壁3的端部以及其外周设有的胶圈7共同设置在第二胶圈槽9内，第二凸部11沿双层侧壁1轴向压入第二胶圈槽9并挤压胶圈7。

上法兰4和下法兰5分别通过胶条15密封的抵在内层侧壁2端部和外层侧壁3端部，基准法兰6固定在CVD设备外部的支撑架13上，双层侧壁1两端均设有的基准法兰6均通过同一支撑架13固定，支撑架13限定了两基准法兰6沿双层侧壁1轴向的间距。

上法兰和下法兰之间间隙可调，下法兰和基准法兰之间间隙可调，一种实施例的法兰面之间的安装结构为：结构上法兰4和下法兰5之间相接触的面上设有调整凸纹，下法兰5和基准法兰6之间相接触的面上设有调整凸纹；另一种实施例的法兰面之间的安装结构为：上法兰4和下法兰5之间垫有若干层调整垫片，下法兰5和基准法兰6之间垫有若干层调整垫片。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。