一种区熔炉气相掺杂管路系统的制作方法

本实用新型属于区熔气掺单晶技术领域，尤其是涉及一种区熔炉气相掺杂管路系统。

背景技术：

区熔硅单晶制备过程中，掺入一定量的电活性杂质可将高纯度多晶硅原料制成具有一定电学性质的掺杂硅单晶。气相掺杂法以其成本低，能满足相应掺杂要求而得到生产厂家的青睐。目前区熔气掺单晶的掺杂气管路系统常见的主要有两种结构：“工”字型掺杂管道和“π”字型掺杂管道。一般，工型掺杂管道用于拉制低阻气掺单晶，π型管道用于拉制高阻气掺单晶。

因区熔炉拉制气掺单晶品种和电阻率规格存在变更，高阻和低阻产品不能共用同一套掺杂管道，在生产高阻和低阻产品时需要更换成相应的掺杂管道，这就涉及到工型和π型掺杂管道的拆卸和安装问题，一方面频繁更换掺杂管道需要一定工时；另一方面，频繁拆卸和安装中，难免引入空气、粉尘等污染物，使掺杂系统受到扰动，也为产品埋下品质隐患。因此，设计一种能够兼容实现两种掺杂管路的掺杂系统很有必要，既可以节省工时，也避免了污染源的引入。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种兼容区熔低阻和高阻气掺产品的区熔炉气相掺杂管路系统，以解决现有技术中存在的高阻和低阻产品不能共用同一套掺杂管道的问题，避免了频繁拆卸安装管道导致的浪费工时和引入污染物的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种区熔炉气相掺杂管路系统，包括相互独立设置的工型掺杂气路和π型掺杂气路；所述工型掺杂气路和π型掺杂气路的一端均设有保护气进气口和掺杂气进气口，二者的保护气进气口通过管道各自独立的与气路选择阀一的输出端连接，二者的掺杂气进气口通过管道各自独立的与气路选择阀二的输出端连接，所述气路选择阀一的输入端与保护气气源连接，所述气路选择阀二的输入端与掺杂气气源连接；所述工型掺杂气路和π型掺杂气路的另一端均设有出气口和排气口，二者的出气口通过管道各自独立的与气路选择阀三的输入端连接，二者的排气口通过管道各自独立的与气路选择阀四的输入端连接，所述气路选择阀三的输出端与区熔炉炉膛内腔连通，所述气路选择阀四的输出端与压力控制器连接；两路气路的所述保护气进气口、所述掺杂气进气口、所述出气口以及所述气路选择阀四输出端均设有气体流量计。

进一步的，所述气路选择阀一、所述气路选择阀二、所述气路选择阀三以及所述气路选择阀四均为90°旋转球阀。

进一步的，所述工型掺杂气路和所述π型掺杂气路在竖直方向上并列设置。

进一步的，所述工型掺杂气路竖直设置，其保护气进口位于其掺杂气进口下方，其出气口位于其排气口上方；所述π型掺杂气路在竖直方向上倒放设置，其保护气进口位于其掺杂气进口上方，其出气口位于其排气口下方。

进一步的，所述工型掺杂气路和所述π型掺杂气路的管道内径为0.3-0.6cm。

相对于现有技术，本实用新型所述的区熔炉气相掺杂管路系统具有以下优势：

(1)本实用新型所述的区熔炉气相掺杂管路系统将工型掺杂气路和π型掺杂气路通过结构的设计集合到一个掺杂管路系统中，保留了原先工型掺杂气路和π型掺杂气路各自的优点，通过一系列气路选择阀将二者独立隔离，互不影响，通过控制气路选择阀的启闭，实现工型掺杂气路和π型掺杂气路的独立使用，无需频繁拆卸和安装管道，解决了浪费工时和引入污染物的问题，能够便捷的实现工型掺杂气路和π型掺杂气路的自由切换。

(2)本实用新型所述的区熔炉气相掺杂管路系统结构设计合理，采用竖直方向上并列设置的方式，实现占用面积的不变，不会因为兼容了工型掺杂气路和π型掺杂气路而导致占地面积变大。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型所述的区熔炉气相掺杂管路系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例1所述的区熔炉气相掺杂管路系统工型掺杂气路气流模型示意图；

图3为图2中a处的90°旋转球阀的内部结构示意图；

图4为本实用新型实施例2所述的区熔炉气相掺杂管路系统π型掺杂气路气流模型示意图；

图5为图4中a处的90°旋转球阀的内部结构示意图。

附图标记说明：

1-工型掺杂气路；2-π型掺杂气路；3-气路选择阀一；4-气路选择阀二；5-保护气气源；6-掺杂气气源；7-气路选择阀三；8-气路选择阀四；9-区熔炉炉膛；10-压力控制器；11-气体流量计。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“一”、“二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“一”、“二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种区熔炉气相掺杂管路系统包括相互独立设置的工型掺杂气路1和π型掺杂气路2，两个气路在竖直方向上并列设置，呈上下气路布置，上气路为工型掺杂气路1，用于低阻气掺单晶的生产，下气路为π型掺杂气路2，用于高阻气掺单晶的生产；

工型掺杂气路1竖直设置，其右侧设有保护气进气口和掺杂气进口，其左侧设有出气口和排气口；其保护气进口位于其掺杂气进口下方，其保护气进口通过管道与气路选择阀一3的一个输出端连接，其掺杂气进口通过管道与气路选择阀二4的一个输出端连接；其出气口位于其排气口上方，其出气口通过管道与气路选择阀三7的一个输入端连接，其排气口通过管道与气路选择阀四8的一个输入端连接；

π型掺杂气路2在竖直方向上倒放设置，其右侧设有保护气进气口和掺杂气进口，其左侧设有出气口和排气口；其保护气进口位于其掺杂气进口上方，其保护气进口通过管道与气路选择阀一3的另一个输出端连接，其掺杂气进口通过管道与气路选择阀二4的另一个输出端连接；其出气口位于其排气口下方，其出气口通过管道与气路选择阀三7的另一个输入端连接，其排气口通过管道与气路选择阀四8的一个另输入端连接；

工型掺杂气路1和π型掺杂气路2的管道内径为0.3-0.6cm；

气路选择阀一3的输入端与保护气气源5连接，保护气气源5为氩气气源，通过调节气路选择阀一3实现工型掺杂气路1或π型掺杂气路2与保护气气源5的连通；

气路选择阀二4的输入端与掺杂气气源6连接，通过调节气路选择阀二4实现工型掺杂气路1或π型掺杂气路2与掺杂气气源6的连接；

气路选择阀三7的输出端与区熔炉炉膛9内腔连通，通过调节气路选择阀三7实现工型掺杂气路1或π型掺杂气路2与炉膛内腔的连通；

气路选择阀四8的输出端与压力控制器10连接，通过调节气路选择阀四8实现工型掺杂气路1或π型掺杂气路2与压力控制器10的连通；

气路选择阀一3、气路选择阀二4、气路选择阀三7及气路选择阀四8均为90°旋转球阀；

工型掺杂气路1和π型掺杂气路2的保护气进气口、掺杂气进气口、出气口以及气路选择阀四8输出端均设有气体流量计11。

本系统中工型掺杂气路1和π型掺杂气路2的动作切换：选用相应的掺杂气路时，控制4个90°旋转球阀的旋转方向，即可实现该90°旋转球阀控制的该处的工型掺杂气路1和π型掺杂气路2打开和闭合，进而实现工型掺杂气路1和π型掺杂气路2整条气路的切换。

实施例1

如图2和3所示，为工型掺杂气路打开时气流的流动方向；

将气路选择阀一3、气路选择阀二4、气路选择阀三7及气路选择阀四8均调节成与工型掺杂气路1连通的状态，此时π型掺杂气路2处于被关闭状态，保护气通过气路选择阀一3进入工型掺杂气路1的保护气进口，掺杂气通过气路选择阀二4进入工型掺杂气路1的掺杂气进口，保护气与掺杂气在管道中得以混合，混合气体最终经气路选择阀三7进入区熔炉炉膛9内部，当区熔炉炉膛9内压力超过临界值时，压力控制器10开启，将多余的保护气及可能含有的微量掺杂气排出。

实施例2

如图4和5所示，为π型掺杂气路打开时气流的流动方向；

将气路选择阀一3、气路选择阀二4、气路选择阀三7及气路选择阀四8均调节成与π型掺杂气路2连通的状态，此时工型掺杂气路1处于被关闭状态，保护气通过气路选择阀一3进入π型掺杂气路2的保护气进口，掺杂气通过气路选择阀二4进入π型掺杂气路2的掺杂气进口，保护气与掺杂气在管道中得以混合，混合气体最终经气路选择阀三7进入区熔炉炉膛9内部，当区熔炉炉膛9内压力超过临界值时，压力控制器10开启，将多余的混合气排出。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。