一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备的制作方法

本发明涉及半导体生产设备相关，具体为一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备。

背景技术：

1、半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，硅是各种半导体材料应用中最具有影响力的一种；

2、其中多晶硅是半导体材料的一种形式，而多晶硅晶锭在生产中，多数情况是采用在坩埚中生长晶体的方法，但是，在这种方法中，半导体多晶体需要在封闭的空间内生长，而在晶体固化过程中，晶体通常都是由上至下进行生长，而晶体在生长时体积会发生膨胀，从而导致坩埚靠下部分晶体的内部应力无法消除，从而导致晶体的整体强度较低，并且会导致半导体光学性能与电学性能的降低，为此，本发明提出一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备用以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备，所述半导体生产加工用分层渐冷式成型设备包括：

3、底座，所述底座上固定安装直线导轨，且底座上位于直线导轨的前端安装有液压机构安装架，所述液压机构安装架上固定安装有液压组件；

4、一级坩埚体，所述一级坩埚体通过固定座固定在底座上，且一级坩埚体上开设有一级成型腔，所述一级坩埚体上位于一级成型腔的周边布设有一级换热腔，所述一级成型腔上留有注料口；

5、二级坩埚体，所述二级坩埚体通过移动座活动安装在直线导轨上模，且二级坩埚体与液压组件的液压杆相连接，所述二级坩埚体上开设有二级成型腔，所述二级成型腔与一级成型腔相对应设置，所述二级坩埚体上位于二级成型腔的周边布设有二级换热腔；

6、所述一级坩埚体上开设有一级活塞腔和二级活塞腔，所述一级活塞腔、二级活塞腔之中分别活动设置有一级活塞和二级活塞，所述一级活塞、二级活塞的上端均安装有连杆，且一级活塞腔、二级活塞腔的端口均固定安装有限位环，所述连杆通过驱动结构进行上下驱动。

7、优选的，所述一级换热腔、二级换热腔均等间距设置有多层，且一级换热腔、二级换热腔相对应设置，所述一级换热腔由一对腔体组合构成，且两侧的一级换热腔分别与一级活塞腔和二级活塞腔相连通，所述二级换热腔为截面呈圆形的半环形腔体，所述二级坩埚体与一级坩埚体相靠合时，所述二级换热腔的两端分别与两侧一级换热腔的端口相对齐。

8、优选的，所述一级活塞腔的上端开设有一级上位避空槽，且一级活塞腔的下端开设有一级下位避空槽，所述二级活塞腔的上端开设有二级上位避空槽，且二级活塞腔的下端开设有二级下位避空槽，所述一级上位避空槽的侧壁上通过一级气道连接有一级管道连接口，所述一级下位避空槽的下端面通过二级气道连接有二级管道连接口，所述二级上位避空槽的侧壁上通过三级气道连接有三级管道连接口，所述二级下位避空槽的底面通过四级气道连接有四级管道连接口，所述一级管道连接口通过一级管道与高温气体循环设备的供气端口相连接，所述三级管道连接口通过三级管道与高温气体循环设备的回气端口相连接，所述二级管道连接口通过二级管道与低温气体循环设备的供气端口相连接，所述四级管道连接口通过四级管道与低温气体循环设备的回气端口相连接，所述高温气体循环设备、低温气体循环设备之中循环的气体均为氦气。

9、优选的，所述驱动结构在一级坩埚体的两侧对称设置有一组，且驱动结构由安装架、导杆、传动丝杠、移动座和驱动电机组合构成，所述安装架呈半框型结构，且导杆固定在安装架的上下端之间，所述传动丝杠转动安装在安装架的上下端之间，所述移动座活动安装在导杆上，且移动座通过传动丝杠进行驱动，所述传动丝杠的上端固定安装在从动齿轮，所述驱动电机通过电机支架固定在安装架的上侧端，所述驱动电机的转子上固定安装在传动齿轮，所述传动齿轮与从动齿轮相啮合设置。

10、优选的，所述安装架上固定安装有伸缩电缸，所述伸缩电缸的伸缩杆端部固定安装有夹持座，所述夹持座的内侧端开设有柔性夹持部安装槽，所述柔性夹持部安装槽之中固定胶接有柔性夹持部，所述柔性夹持部为弹性橡胶块，且柔性夹持部的端部凸出在柔性夹持部安装槽的外侧。

11、优选的，所述夹持座上开设有气腔，所述柔性夹持部上开设有气孔，所述液压组件、伸缩电缸均处于进程状态时，所述柔性夹持部的内端面与成型的半导体表面相贴合设置，所述气腔的侧壁上连接有抽气管连接口，所述抽气管连接口通过抽气管道与抽气设备相连接。

12、优选的，所述一级坩埚体的内端面开设有对位槽，所述二级坩埚体的内端面一体成型有对位柱，所述对位柱与对位槽相对应设置，所述二级坩埚体与一级坩埚体相靠合时，所述对位柱嵌入至对位槽之中，所述对位柱的端面经过倒角处理。

13、优选的，所述一级坩埚体的内端面开设有密封槽，所述二级坩埚体的内端面一体成型有密封凸起，所述密封槽将相邻一级换热腔的端面分隔开，所述密封凸起将相邻二级换热腔的端面分隔开，且密封凸起与密封槽相匹配设置，所述二级坩埚体与一级坩埚体相靠合时，所述密封凸起嵌入至密封槽之中，所述密封凸起与密封槽的截面均呈等腰梯形。

14、优选的，所述一级换热腔、二级换热腔的内腔之中均设置有气流扰动结构，所述气流扰动结构由外管、内柱和气流扰动翅片组合构成，所述气流扰动翅片为倾斜设置的叶片结构，且气流扰动翅片在外管和内柱之间等间距设置多道，且相邻气流扰动翅片之间形成倾斜的通道结构。

15、优选的，所述一级坩埚体的表面设置有一级保温层，所述二级坩埚体的表面设置有二级保温层。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、1.通过设置由底座、一级坩埚体和二级坩埚体组合构成的半导体生产加工用分层渐冷式成型设备，并通过在一级坩埚体上开设一级成型腔、一级换热腔、一级活塞腔和二级活塞腔，并在二级坩埚体上开设二级成型腔和二级换热腔，并将一级换热腔、二级换热腔均等间距设置多层，并通过一级活塞、二级活塞的运动，以控制高温气体与低温气体的分布区间，以让一级成型腔、二级成型腔之中的物料由下层向上层进行逐层冷却，以避免晶体由上至下生长而导致晶体内部应力较大且无法消除的问题，从而有效提高所加工成半导体光学性能及电学性能；

18、2.并通过在一级坩埚体的内端面开设密封槽，并在二级坩埚体的内端面设置密封凸起，从而通过密封凸起嵌入至密封槽之中，以提高一级换热腔、二级换热腔之间的对接密封性，以减少气体的泄漏现象，从而达到减少能量损耗的目的。

技术特征：

1.一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备，其特征在于：所述半导体生产加工用分层渐冷式成型设备包括：

2.根据权利要求1所述的一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备，其特征在于：所述一级换热腔（9）、二级换热腔（10）均等间距设置有多层，且一级换热腔（9）、二级换热腔（10）相对应设置，所述一级换热腔（9）由一对腔体组合构成，且两侧的一级换热腔（9）分别与一级活塞腔（11）和二级活塞腔（12）相连通，所述二级换热腔（10）为截面呈圆形的半环形腔体，所述二级坩埚体（3）与一级坩埚体（2）相靠合时，所述二级换热腔（10）的两端分别与两侧一级换热腔（9）的端口相对齐。

3.根据权利要求2所述的一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备，其特征在于：所述一级活塞腔（11）的上端开设有一级上位避空槽（13），且一级活塞腔（11）的下端开设有一级下位避空槽（14），所述二级活塞腔（12）的上端开设有二级上位避空槽（15），且二级活塞腔（12）的下端开设有二级下位避空槽（16），所述一级上位避空槽（13）的侧壁上通过一级气道连接有一级管道连接口（17），所述一级下位避空槽（14）的下端面通过二级气道连接有二级管道连接口（18），所述二级上位避空槽（15）的侧壁上通过三级气道连接有三级管道连接口（19），所述二级下位避空槽（16）的底面通过四级气道连接有四级管道连接口（20），所述一级管道连接口（17）通过一级管道与高温气体循环设备的供气端口相连接，所述三级管道连接口（19）通过三级管道与高温气体循环设备的回气端口相连接，所述二级管道连接口（18）通过二级管道与低温气体循环设备的供气端口相连接，所述四级管道连接口（20）通过四级管道与低温气体循环设备的回气端口相连接，所述高温气体循环设备、低温气体循环设备之中循环的气体均为氦气。

4.根据权利要求3所述的一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备，其特征在于：所述驱动结构在一级坩埚体（2）的两侧对称设置有一组，且驱动结构由安装架（34）、导杆（35）、传动丝杠（36）、移动座（37）和驱动电机（39）组合构成，所述安装架（34）呈半框型结构，且导杆（35）固定在安装架（34）的上下端之间，所述传动丝杠（36）转动安装在安装架（34）的上下端之间，所述移动座（37）活动安装在导杆（35）上，且移动座（37）通过传动丝杠（36）进行驱动，所述传动丝杠（36）的上端固定安装在从动齿轮（41），所述驱动电机（39）通过电机支架（38）固定在安装架（34）的上侧端，所述驱动电机（39）的转子上固定安装在传动齿轮（40），所述传动齿轮（40）与从动齿轮（41）相啮合设置。

5.根据权利要求4所述的一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备，其特征在于：所述安装架（34）上固定安装有伸缩电缸（42），所述伸缩电缸（42）的伸缩杆端部固定安装有夹持座（43），所述夹持座（43）的内侧端开设有柔性夹持部安装槽，所述柔性夹持部安装槽之中固定胶接有柔性夹持部（44），所述柔性夹持部（44）为弹性橡胶块，且柔性夹持部的端部凸出在柔性夹持部安装槽的外侧。

6.根据权利要求5所述的一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备，其特征在于：所述夹持座（43）上开设有气腔（45），所述柔性夹持部（44）上开设有气孔（46），所述液压组件（26）、伸缩电缸（42）均处于进程状态时，所述柔性夹持部（44）的内端面与成型的半导体表面相贴合设置，所述气腔（45）的侧壁上连接有抽气管连接口（47），所述抽气管连接口（47）通过抽气管道与抽气设备相连接。

7.根据权利要求1所述的一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备，其特征在于：所述一级坩埚体（2）的内端面开设有对位槽（29），所述二级坩埚体（3）的内端面一体成型有对位柱（30），所述对位柱（30）与对位槽（29）相对应设置，所述二级坩埚体（3）与一级坩埚体（2）相靠合时，所述对位柱（30）嵌入至对位槽（29）之中，所述对位柱（30）的端面经过倒角处理。

8.根据权利要求7所述的一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备，其特征在于：所述一级坩埚体（2）的内端面开设有密封槽（31），所述二级坩埚体（3）的内端面一体成型有密封凸起（32），所述密封槽（31）将相邻一级换热腔（9）的端面分隔开，所述密封凸起（32）将相邻二级换热腔（10）的端面分隔开，且密封凸起（32）与密封槽（31）相匹配设置，所述二级坩埚体（3）与一级坩埚体（2）相靠合时，所述密封凸起（32）嵌入至密封槽（31）之中，所述密封凸起（32）与密封槽（31）的截面均呈等腰梯形。

9.根据权利要求1所述的一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备，其特征在于：所述一级换热腔（9）、二级换热腔（10）的内腔之中均设置有气流扰动结构（48），所述气流扰动结构（48）由外管（49）、内柱（50）和气流扰动翅片（51）组合构成，所述气流扰动翅片（51）为倾斜设置的叶片结构，且气流扰动翅片（51）在外管（49）和内柱（50）之间等间距设置多道，且相邻气流扰动翅片（51）之间形成倾斜的通道结构。

10.根据权利要求1所述的一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备，其特征在于：所述一级坩埚体（2）的表面设置有一级保温层（27），所述二级坩埚体（3）的表面设置有二级保温层（28）。

技术总结
本发明涉及半导体生产设备相关技术领域，具体为一种半导体生产加工用分层渐冷式成型设备，半导体生产加工用分层渐冷式成型设备包括底座、一级坩埚体和二级坩埚体，底座上固定安装直线导轨；通过在一级坩埚体上开设一级成型腔、一级换热腔、一级活塞腔和二级活塞腔，并在二级坩埚体上开设二级成型腔和二级换热腔，并将一级换热腔、二级换热腔均等间距设置多层，并通过一级活塞、二级活塞的运动，以控制高温气体与低温气体的分布区间，以让一级成型腔、二级成型腔之中的物料由下层向上层进行逐层冷却，以避免晶体由上至下生长而导致晶体内部应力较大且无法消除的问题，从而有效提高所加工成半导体光学性能及电学性能。

技术研发人员：方亮,陈天赛
受保护的技术使用者：无锡宇邦半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29