CN107881555A - 一种半导体材料的加工装置及加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体材料的加工装置及加工工艺，属于半导体材料加工设备领域，包括操作台和熔融仓，所述操作台由信息处理器、操作键盘和显示屏组成，所述操作键盘设置在所述信息处理器上，所述显示屏设置在所述信息处理器上，所述操作台侧边设置有加热装置，所述加热装置由接线柱、稳压电路、变压器和电热器组成，所述接线柱通过所述稳压电路与所述变压器相连接，所述变压器上方设置有所述电热器，所述加热装置上方设置有散热器，所述散热器上方设置有所述熔融仓。本发明可以将放入硅原料、加热硅原料、冷凝成型进行流水线化处理，提高了硅原料熔融的效率和速度，同时具有实时查看工作进程和熔融参数的功能，操作简单、使用方便。

Description

一种半导体材料的加工装置及加工工艺

技术领域

本发明属于半导体材料加工设备领域，特别是涉及一种半导体材料的加工装置及加工工艺。

背景技术

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。如二极管就是采用半导体制作的器件，今日大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。

由于摩尔定律驱动，半导体制造是技术最顶尖、进步速度最快的制造领域之一。而作为基石的材料自然具有极高的技术壁垒(例如一般要求化学试剂的金属杂质小于0.1ppb(毫克/升)，控制粒径小于0.2μm)。2015年半导体材料市场规模434亿美元，中国大陆市场60亿美元,但诸多领域国产化率不足10%。因此无论从新材料产业发展，亦或是半导体国产化进程都是不可缺少的一环，预计国家将会从政策和资本层面积极推动半导体材料产业的发展。

半导体材料可分为前道(晶圆制造材料)和后道(晶圆封装材料),国际市场来看,前道与后道的比一般维持在1.2:1的水平,而国内为0.7:1,这是因为过去几年国内封测产业快速发展,相对成熟的缘故(中国大陆封测占半导体总市场42%,而全球与台湾地区占比分别为23%与21%)。但根据SEMI,2016、2017年全球新建晶圆厂至少达到19座,其中10座位于大陆,预计未来在半导体产业转移与资本驱动下,制造业在国内将迅速崛起,设计-制造-封测产业结构将相对优化。这必然意味着半导体材料市场空间提升伴随着前道材料占比的提升,前道材料将迎来更加快速增长。

国内已经形成了比较完善的半导体材料产业链。尽管国内半导体材料与国外先进厂商差距较大,但是国内已经形成了从硅片(上海新昇、有研总院)到光刻胶(北京科华、苏州瑞红)与试剂(上海新阳)，再到CMP(鼎龙股份16年试生产),最后封装材料全产业链布局。同时与设备、制造不同的是,材料公司种类繁多,不存在一家通吃局面，为国内半导体公司提供了利基市场与诸多并购标的。

随着微电子工业飞速发展，除了本身对加工技术和加工设备的要求之外，同时对硅材料也提出了更新更高的要求。半导体硅材料分为多晶硅、单晶硅、硅外延片以及非晶硅、浇注多晶硅、淀积和溅射非晶硅等。自从60年代被广泛应用于各类电子元器件以来，其用量平均大约以每年12-16％的速度增长。目前全世界每年消耗约18,000-25,000吨半导体级多晶硅，消耗6000-7000吨单晶硅。1999年，全世界硅片产量45亿平方英寸，2000 年其产量更高。目前全世界硅片销售金额约60-80亿美元。

现行多晶硅生产工艺主要有改良西门子法和硅烷热分解法。主要产品有棒状和粒状两种，主要用途是用作制备单晶硅以及太阳能电池等。生长单晶硅的工艺可分为区熔(FZ)和直拉(CZ)两种生长工艺。区熔单晶硅(FZ-Si) 主要用于制作电力电子器件(SR、SCR、GTO等)、射线探测器、高压大功率晶体管等；直拉单晶硅(CZ- Si) 主要用于制作LSI、晶体管、传感器及硅光电池等。硅外延片(EPl)是在单晶衬底片上，沿单晶的结晶方向生长一层导电类型、电阻率、厚度和晶格结构都符合特定器件要求的新单晶层。硅外延片主要用于制作CMOS电路，各类晶体管以及绝缘栅，双极晶体管(IGBT)等。非晶硅、浇注多晶硅、淀积和溅射非晶硅主要用作各种硅光电池等。

其中，硅是一种重要的半导体材料，也是在商业应用上最具有影响力的一种，在硅材料的加工过程中，需要将散开的硅材料熔融后成型，形成硅锭，在经过切割后，形成硅晶片，才能用于半导体的加工处理，目前在硅材料熔融过程中使用的熔融炉普遍需要通过同一个门放入硅原料，取出成品，无法进行流水线花硅材料加工作业，降低了硅材料熔融的效率。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种半导体材料的加工装置及加工工艺。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明提供如下技术方案（一）：

一种半导体材料的加工装置，包括操作台和熔融仓，所述操作台由信息处理器、操作键盘和显示屏组成，所述操作键盘设置在所述信息处理器上，所述显示屏设置在所述信息处理器上，所述操作台侧边设置有加热装置，所述加热装置由接线柱、稳压电路、变压器和电热器组成，所述接线柱通过所述稳压电路与所述变压器相连接，所述变压器上方设置有所述电热器，所述加热装置上方设置有散热器，所述散热器上方设置有所述熔融仓，所述熔融仓底部设置有倾斜坡道，所述熔融仓上方设置有排烟筒，所述熔融仓侧边设置有卸料漏斗，所述卸料漏斗下方通过导流管与冷凝室相连接。

为了进一步提高本发明的使用性能，所述操作台与所述加热装置通过所述接线柱电连接。

为了进一步提高本发明的使用性能，所述信息处理器与所述操作键盘电连接，所述信息处理器与所述显示屏电连接。

为了进一步提高本发明的使用性能，所述接线柱与所述稳压电路电连接，所述稳压电路与所述变压器电连接，所述变压器与所述电热器电连接。

为了进一步提高本发明的使用性能，所述加热装置与所述散热器装配连接，所述散热器与所述熔融仓装配连接。

为了进一步提高本发明的使用性能，所述熔融仓与所述倾斜坡道卡扣连接，所述熔融仓与所述排烟筒固定连接。

为了进一步提高本发明的使用性能，所述熔融仓与所述卸料漏斗通过卯栓连接，所述卸料漏斗与所述导流管通过管箍连接，所述导流管与所述冷凝室通过管箍连接。

本发明提供如下技术方案（二）：

一种半导体材料的加工工艺，包括以下步骤：

首先，将待熔融的半导体原料放置在所述倾斜坡道上，之后工作人员由所述操作台输入工作参数，启动所述加热装置。

然后，根据硅原料的熔融温度，将所述加热装置的加热温度设定为一千五百摄氏度，并由所述散热器为所述熔融仓中的硅原料进行加热。

然后，加热三个小时后，所述熔融仓内的硅原料熔融，并在自身重力的作用下流入所述卸料漏斗中。

然后，流入所述卸料漏斗中的硅液通过所述导流管导入所述冷凝室中成型。

最后，工作人员可以在有需要时将所述冷凝室中的冷凝成型的硅板取出，进行切割加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明可以将放入硅原料、加热硅原料、冷凝成型进行流水线化处理，提高了硅原料熔融的效率和速度，同时具有实时查看工作进程和熔融参数的功能，操作简单、使用方便。

附图说明

图1是本发明所述一种半导体材料的加工装置的主视图。

图2是本发明所述一种半导体材料的加工装置的所述操作台的放大视图。

图3是本发明所述一种半导体材料的加工装置的所述加热装置的放大视图。

附图标记说明如下：

1、操作台；2、加热装置；3、散热器；4、倾斜坡道；5、熔融仓；6、排烟筒；7、卸料漏斗；8、导流管；9、冷凝室；101、信息处理器；102、操作键盘；103、显示屏；201、接线柱；202、稳压电路；203、变压器；204、电热器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图3所示，一种半导体材料的加工装置，包括操作台1和熔融仓5，操作台1由信息处理器101、操作键盘102和显示屏103组成，操作键盘102设置在信息处理器101上，显示屏103设置在信息处理器101上，操作台1侧边设置有加热装置2，加热装置2由接线柱201、稳压电路202、变压器203和电热器204组成，接线柱201通过稳压电路202与变压器203相连接，变压器203上方设置有电热器204，加热装置2上方设置有散热器3，散热器3上方设置有熔融仓5，熔融仓5底部设置有倾斜坡道4，熔融仓5上方设置有排烟筒6，熔融仓5侧边设置有卸料漏斗7，卸料漏斗7下方通过导流管8与冷凝室9相连接。

为了进一步提高本发明的使用性能，操作台1与加热装置2通过接线柱201电连接，工作人员可以通过操作台1输入工作指令，调节加热装置2的加热温度，从而调控硅原料的熔融进程，信息处理器101与操作键盘102电连接，信息处理器101与显示屏103电连接，工作人员可以通过操作键盘102向信息处理器101中输入工作指令，并通过显示屏103显示工作进程和工作参数，接线柱201与稳压电路202电连接，接线柱201可以用于电连接操作台1与加热装置2，稳压电路202与变压器203电连接，变压器203与电热器204电连接，变压器203可以为电热器204提供电力，加热装置2与散热器3装配连接，散热器3与熔融仓5装配连接，加热装置2可以通过散热器3将热量均匀发散出去，加热熔融熔融仓5中的硅原料，熔融仓5与倾斜坡道4卡扣连接，硅原料熔融后，可以在自身重力的作用下通过倾斜坡道4向下流动，流到低处，熔融仓5与排烟筒6固定连接，排烟筒6可以用于排出废烟，熔融仓5与卸料漏斗7通过卯栓连接，卸料漏斗7与导流管8通过管箍连接，导流管8与冷凝室9通过管箍连接，卸料漏斗7可以将熔融的硅液通过导流管8导入冷凝室9中冷凝成型。

通过本发明的加工半导体材料的方法如下：

首先，将待熔融的半导体原料放置在倾斜坡道4上，之后工作人员由操作台1输入工作参数，启动加热装置2。

然后，根据硅原料的熔融温度，将加热装置2的加热温度设定为一千五百摄氏度，并由散热器3为熔融仓5中的硅原料进行加热。

然后，加热三个小时后，熔融仓5内的硅原料熔融，并在自身重力的作用下流入卸料漏斗7中。

然后，流入卸料漏斗7中的硅液通过导流管8导入冷凝室9中成型。

最后，工作人员可以在有需要时将冷凝室9中的冷凝成型的硅板取出，进行切割加工。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (8)

1.一种半导体材料的加工装置，其特征在于：包括操作台（1）和熔融仓（5），所述操作台（1）由信息处理器（101）、操作键盘（102）和显示屏（103）组成，所述操作键盘（102）设置在所述信息处理器（101）上，所述显示屏（103）设置在所述信息处理器（101）上，所述操作台（1）侧边设置有加热装置（2），所述加热装置（2）由接线柱（201）、稳压电路（202）、变压器（203）和电热器（204）组成，所述接线柱（201）通过所述稳压电路（202）与所述变压器（203）相连接，所述变压器（203）上方设置有所述电热器（204），所述加热装置（2）上方设置有散热器（3），所述散热器（3）上方设置有所述熔融仓（5），所述熔融仓（5）底部设置有倾斜坡道（4），所述熔融仓（5）上方设置有排烟筒（6），所述熔融仓（5）侧边设置有卸料漏斗（7），所述卸料漏斗（7）下方通过导流管（8）与冷凝室（9）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种半导体材料的加工装置，其特征在于：所述操作台（1）与所述加热装置（2）通过所述接线柱（201）电连接。

3.根据权利要求1所述的一种半导体材料的加工装置，其特征在于：所述信息处理器（101）与所述操作键盘（102）电连接，所述信息处理器（101）与所述显示屏（103）电连接。

4.根据权利要求1所述的一种半导体材料的加工装置，其特征在于：所述接线柱（201）与所述稳压电路（202）电连接，所述稳压电路（202）与所述变压器（203）电连接，所述变压器（203）与所述电热器（204）电连接。

5.根据权利要求1所述的一种半导体材料的加工装置，其特征在于：所述加热装置（2）与所述散热器（3）装配连接，所述散热器（3）与所述熔融仓（5）装配连接。

6.根据权利要求1所述的一种半导体材料的加工装置，其特征在于：所述熔融仓（5）与所述倾斜坡道（4）卡扣连接，所述熔融仓（5）与所述排烟筒（6）固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种半导体材料的加工装置，其特征在于：所述熔融仓（5）与所述卸料漏斗（7）通过卯栓连接，所述卸料漏斗（7）与所述导流管（8）通过管箍连接，所述导流管（8）与所述冷凝室（9）通过管箍连接。

8.一种半导体材料的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

首先，将待熔融的半导体原料放置在所述倾斜坡道上，之后工作人员由所述操作台输入工作参数，启动所述加热装置；

然后，根据硅原料的熔融温度，将所述加热装置的加热温度设定为一千五百摄氏度，并由所述散热器为所述熔融仓中的硅原料进行加热；

然后，加热三个小时后，所述熔融仓内的硅原料熔融，并在自身重力的作用下流入所述卸料漏斗中；

然后，流入所述卸料漏斗中的硅液通过所述导流管导入所述冷凝室中成型；

最后，工作人员可以在有需要时将所述冷凝室中的冷凝成型的硅板取出，进行切割加工。