一种芯片制备用的层叠式硅晶棒制造设备的制作方法

[0001]
本发明涉及芯片加工技术领域，具体为一种芯片制备用的层叠式硅晶棒制造设备。


背景技术：

[0002]
芯片加工中，硅晶棒的制作是其中一个重要环节，现有技术中通过铸造或者拉拔结晶可以获得硅晶棒，通过后续切割获得晶圆，但是在铸造或者拉拔结晶过程中所获得的硅晶柱，因为结晶为自然进行，进而使其内部结构较为疏松，生产出的晶圆强度一般，可以能够满足一般的使用要求，但它在实际使用的过程中仍存在以下弊端：
[0003]
1.现有的的硅晶棒制造过程中，采用自然结晶方式所制备的硅晶棒无法满足高强度设备中半导体材料的强度需求；
[0004]
2.现有的硅晶棒制作过程中，采用自然结晶方式，所耗费时间较长，并且生产效率低。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提供一种芯片制备用的层叠式硅晶棒制造设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0006]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种芯片制备用的层叠式硅晶棒制造设备,包括铸造炉筒座、铸造炉筒座上端所设的压铸机构、铸造炉筒座下端所设的封盖与铸造炉筒座外侧所套设的震动加热套，所述铸造炉筒座的中间设有中间筒，且在中间筒的上端固定连通有锥面结构的导液斗，所述导液斗的上端固定连通有腔体结构的缓冲室，所述缓冲室的顶部设有电缸安装座，所述压铸机构固定安装在电缸安装座的上端，自缓冲室的外侧壁体上向导液斗内侧固定插配有输入管，所述震动加热套的侧面设有环向交错排列的同频震动组件与同步加热组件。
[0007]
优选的，所述压铸机构的上端设有压铸电缸，所述压铸电缸固定安装在电缸安装座的上端，所述压铸电缸的活塞杆的端部固定连接有与中间筒相滑配的活塞头。
[0008]
优选的，所述中间筒的下端开设有封盖安装槽，所述封盖的顶部外圆与封盖安装槽的内壁相螺接。
[0009]
优选的，所述封盖由封盖头与封盖头下端固定设置的u型结构的提拉把手构成，所述封盖头与封盖安装槽相螺接。
[0010]
优选的，所述中间筒外侧面的上端固定设有环形板状结构的法兰固定盘，所述导液斗的外侧面上环向均布固定设有支撑腿。
[0011]
优选的，所述震动加热套由与中间筒外侧相套配的套筒构成，且在套筒上端的外侧面上环向设有与法兰固定盘相固定连接的连接法兰。
[0012]
优选的，所述同频震动组件由中间筒内壁相固定嵌配的环形结构的震动环与中间筒外侧所设的震动主干构成，所述震动环与震动主干通过震动连接支干固定相连。
[0013]
优选的，所述震动环的结构设置成环形结构，且环形结构的震动环可以设置成多种形状。
[0014]
优选的，所述同步加热组件由中间筒内壁相固定嵌配的加热环与中间筒外侧所设的加热主干线构成，所述加热环与加热主干线之间通过加热环分支连接线固定相连。
[0015]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构设置合理，功能性强，具有以下优点：
[0016]
1.本发明中，通过压铸机构对中间筒内硅熔液进行压铸，增强了硅晶棒内的整体强度，可以满足高强度设备中对半导体材料的强度需求；
[0017]
2.本发明中，采用震动加热套与压铸机构配合制备，生产出的硅晶棒内各层次之间的结合度较致密，提高其整体强度，同时改善横截面的抗剪切能力，同时还提高了整个硅晶棒的制备效率；
[0018]
3.本发明中，通过震动环与外部的可调频震动器相连，可调频震动器带动震动环、震动连接支干与震动主干环绕中间筒进行震动，所产生的环向震动作用使中间筒内的硅熔液内产生共振，同时在活塞头的压力作用下，使震动环所处水平截面上下范围内的晶粒方向趋于一致，使其结晶时晶体的排列顺序保持一致性，提高整个硅晶棒的电性功能；
[0019]
4.本发明中，通过加热主干线与外部加热器相连，使加热环相对中间筒内部持续加热，使中间筒内部的硅熔液温度保持在一定范围内，当同频震动组件的震动与活塞头的下压结束后，可停止对中间筒加热，进而能尽可能的保证整个硅晶棒上下两端结构的一致性。
附图说明
[0020]
图1为本发明轴侧结构视图；
[0021]
图2为本发明结构主视图；
[0022]
图3为本发明结构左视图；
[0023]
图4为本图3中b-b处剖面结构轴侧视图；
[0024]
图5为图4中c处局部结构放大示意图；
[0025]
图6为图4中d处局部结构放大示意图。
[0026]
图中：1、铸造炉筒座；2、压铸机构；3、封盖；4、震动加热套；5、输入管；6、同频震动组件；7、同步加热组件；101、中间筒；102、导液斗；103、缓冲室；104、电缸安装座；105、法兰固定盘；106、支撑腿；107、封盖安装槽；201、压铸电缸；202、活塞头；301、封盖头；302、提拉把手；401、套筒；402、连接法兰；601、震动环；602、震动连接支干；603、震动主干；701、加热环；702、加热环分支连接线；703、加热主干线。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
请参阅图1至图6，本发明提供一种技术方案：一种芯片制备用的层叠式硅晶棒制
造设备,包括铸造炉筒座1、铸造炉筒座1上端所设的压铸机构2、铸造炉筒座1下端所设的封盖3与铸造炉筒座1外侧所套设的震动加热套4，铸造炉筒座1的中间设有中间筒101，且在中间筒101的上端固定连通有锥面结构的导液斗102，导液斗102的上端固定连通有腔体结构的缓冲室103，缓冲室103的顶部设有电缸安装座104，压铸机构2固定安装在电缸安装座104的上端，自缓冲室103的外侧壁体上向导液斗102内侧固定插配有输入管5，震动加热套4的侧面设有环向交错排列的同频震动组件6与同步加热组件7，其中，中间筒101为硅晶棒提供成型腔体，导液斗102为硅熔液导流到中间筒101内起到一个引流的作用，而缓冲室103则为压缩出的气体提供一个缓冲空间，压铸机构2相对中间筒101内的熔液起到一个压缩的作用，使硅晶棒在结晶过程中受到重压，改变晶体内部的空间结构，使其结合的更加致密，而震动加热套4则为同频震动组件6与同步加热组件7起到一个固定支撑作用，同频震动组件6为中间筒101内的熔液提供一个环向层面状震动波，调整此处结晶的晶体结合方向，使其保持一个层状平行状态结晶，优化其水平方向上晶体排列状态，提高其整体强度，而同步加热组件7则为中间筒101内部的硅熔液起到一个加热保温的作用。
[0029]
进一步的，压铸机构2的上端设有压铸电缸201，压铸电缸201固定安装在电缸安装座104的上端，压铸电缸201的活塞杆的端部固定连接有与中间筒101相滑配的活塞头202，工作时，压铸电缸201驱动活塞头202向下与中间筒101滑动套配，使中间筒101内的熔融状态硅在高压力下结晶，使晶格更加紧凑，提高整个硅晶柱的密度，进而提高其整体强度。
[0030]
中间筒101的下端开设有封盖安装槽107，封盖3的顶部外圆与封盖安装槽107的内壁相螺接，通过封盖3使中间筒101的下端形成封闭端，当中间筒101内的硅晶棒压铸完成后，将封盖3从封盖安装槽107处旋下，启动压铸电缸201驱动活塞头202将硅晶柱从中间筒101内压出。封盖3由封盖头301与封盖头301下端固定设置的u型结构的提拉把手302构成，封盖头301与封盖安装槽107相螺接，此处，封盖头301与封盖安装槽107的螺纹连接为锥螺纹连接，提高整个中间筒101内腔的密封性。
[0031]
另外，中间筒101外侧面的上端固定设有环形板状结构的法兰固定盘105，导液斗102的外侧面上环向均布固定设有支撑腿106，此处，支撑腿106相对中间筒101整体起到一个固定支撑的作用。
[0032]
震动加热套4由与中间筒101外侧相套配的套筒401构成，且在套筒401上端的外侧面上环向设有与法兰固定盘105相固定连接的连接法兰402，这种结构便于震动加热套4在铸造炉筒座1外侧快速的拆装替换，便于震动加热套4的更换与维修。
[0033]
更为具体的，同频震动组件6由中间筒101内壁相固定嵌配的震动环601与中间筒101外侧所设的震动主干603构成，震动环601与震动主干603通过震动连接支干602固定相连，所述震动环601的结构设置成环形结构，且环形结构的震动环601可以设置成多种形状，此处，震动环601与外部的可调频震动器相连，可调频震动器带动震动环601、震动连接支干602与震动主干603环绕中间筒101进行震动，所产生的环向震动作用使中间筒101内的硅熔液内产生共振，同时在活塞头202的压力作用下，使震动环601所处水平截面上下范围内的晶粒方向趋于一致，使其结晶时晶体的排列顺序保持一致性，提高整个硅晶棒的电性功能。
[0034]
同步加热组件7由中间筒101内壁相固定嵌配的加热环701与中间筒101外侧所设的加热主干线703构成，加热环701与加热主干线703之间通过加热环分支连接线702固定相连，此处，加热主干线703与外部加热器相连，使加热环701相对中间筒101内部持续加热，使
中间筒101内部的硅熔液温度保持在一定范围内，当同频震动组件6的震动与活塞头202的下压结束后，可停止对中间筒101加热，进而能尽可能的保证整个硅晶棒上下两端结构的一致性。
[0035]
本发明的工作原理：
[0036]
工作时，先将封盖头301上端与封盖安装槽107旋合，启动压铸电缸201将活塞头202上升到缓冲室103内，然后启动与同步加热组件7相连的加热器，对中间筒101进行预热，预热10-15分钟后，将输入管5与硅熔液连通使硅熔液通过输入管5顺延导液斗102导入到中间筒101内；
[0037]
此时启动与同频震动组件6相连的可调频震动器，使硅熔液在震动环601的作用下自上而下保持一个分层的震动状态，此时启动压铸电缸201驱动活塞头202向下导入到中间筒101内，将中间筒101内的硅熔液下压，在下压的同时撤出同步加热组件7对中间筒101的加热，此时整个中间筒101在同频震动组件6的震动与压铸机构2的下压作用下，中间筒101内部硅熔液进行分层结晶，最终形成整个硅晶棒，通过本发明设备制得的硅晶棒具有较高的轴向抗压强度，同时其内部晶粒具有良好的同一方向性排列，因此具有极佳的电性特性。
[0038]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。