高品质半导体致冷件高效节能真空热压拉晶的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体生产技术领域，具体地说设涉及一种半导体晶棒拉晶的方法。
【背景技术】
[0002]半导体晶棒是制造半导体晶粒的原料，半导体晶粒又是制造半导体致冷件的部件，半导体晶棒成型的时候，需要将里面的分子整齐的排列，排列里面分子的过程在业内称之为拉晶。现有技术中，制造半导体晶棒的过程是这样的:先把原材料——即三碲化二铋等破碎，装进玻璃管、抽真空、熔化摇摆、区熔等工艺，这样的生产方法是区熔法，这样的生产工艺具有工艺复杂、浪费能源、产品质量稳定性差、有效利用率低的缺点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是针对上述缺点，提供一种操作简单、节省能源、原料利用率高、产品质量稳定的半导体晶棒的制造方法——高品质半导体致冷件高效节能真空热压拉晶的方法。
[0004]本发明的技术方案是这样实现的:高品质半导体致冷件高效节能真空热压拉晶的方法，包括以下步骤:
a、将原材料破碎成300目以上；
b、将上述a中的材料放到氢气还原炉内抽真空注入氢气加温进行还原；
C、将上述b中的材料放入真空热压模具中进行通电流热压，所述的模具包括模筒和压力件，模筒是中间具有通孔、内部绝缘的结构，模筒两端的压力件是配合通孔的结构，材料放置在模筒中间，模筒两端放置压力件，压力件是导体，压力件两端分别接电流；初始压力不小于I吨/平方厘米，电流是5 — 7A /平方厘米，通电升温至290— 310°C时，调整压力达到14一 16吨/平方厘米保持55-65分钟，当温度达到440— 460度时，再次调整压力达到18 — 22吨/平方厘米，保持15 — 20分钟，关掉加热电源，让其自然冷却即得到拉晶棒。
[0005]较好的，c中的步骤是这样的:将上述b中的材料放入真空热压模具中进行通电流热压，初始压力不小于I吨/平方厘米，电流是6A /平方厘米，通电升温至300°C时，调整压力达到15吨/平方厘米保持I个小时，当温度达到450度时，再次调整压力达到20吨/平方厘米，保持17分钟，关掉加热电源，让其自然冷却即得到拉晶棒。
[0006]本发明的有益效果是:传统的致冷材料的制备，是先把原料——三碲化二铋等破碎，按比例装玻璃管、抽真空、熔化摇摆、区熔、切棒头棒尾、检测，生成圆形的合金棒，它是区熔法，投入下道工序进行正常生产；本热压方法与传统的区熔法相比提高致冷材料的利用率，降低60%的电能、大大提高了产品的稳定性、可靠性，延长了产品的使用寿命；区熔法生产的合金棒需切掉棒头棒尾10%左右，真空热压法生产的合金棒不需切头去尾，原材料的直接利用率提高了 10%，具有提高致冷材料的利用率的效果；
区熔法生产的合金棒，电导率的不均匀性约20%(原因是区熔的过程同时也是对材料的提纯过程，棒头的杂质含量少，棒尾杂质含量高造成)，棒头的电导率850-950，而棒尾的电导率1150-1250，平均电导率1050 ;本真空热压法的合金棒电导率是均匀的，需要的电导率可根据需要直接调节，掺杂质的大小进行控制，具有大大提高了产品的稳定性、可靠性，延长了产品的使用寿命的优点；
本晶棒生产的致冷片的品质更高，用途更广泛，使用寿命更长，产品不但应用在半导体致冷上，还可以应用在半导体发电上；
区熔通电时间达20小时，本热压时间2小时左右，具有节省大量的电能的优点。
【附图说明】
[0007]图1是本发明所用模具的剖面结构示意图。
[0008]其中:1、模筒 2、压力件 3、材料。
[0009]具体实施方法
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明实施例1
a、将原材料破碎成300目以上，所用的原料和区熔法、以及其他方法一样，即三碲化二铋，或者还添加微量的辅助原料，本领域的技术人员应该清楚，本发明与原料的成分无关，即只要是半导体晶粒的原材料都是适合的；
b、将上述a中的材料放到氢气还原炉内抽真空注入氢气加温进行还原；
用氢气还原即除去里面微量的氧化物质，可以更好的保证产品质量。
[0010]以上a、b两个步骤在后面的实施例中相同，步骤赘述。
[0011]C、将上述b中的材料放入真空热压模具中进行通电流热压，如图1所示，所述的模具包括模筒I和压力件2，模筒是中间具有通孔、内部绝缘的结构，模筒两端的压力件是配合通孔的结构，材料3放置在模筒中间，模筒两端放置压力件，压力件是导体，压力件两端分别接电流，模具的结构和使用方法与以下实施例相同；初始压力为I吨/平方厘米，电流是5A /平方厘米，模筒的横截面积是4平方厘米，在两个压力件之间通过的电流是20A，通电升温至290°C时，调整压力达到14吨/平方厘米保持55分钟，当温度达到440度时，再次调整压力达到18吨/平方厘米，保持15分钟，关掉加热电源，让其自然冷却即得到拉晶棒。
[0012]这样，生产出的晶棒进一步制成的致冷件品质较好，不但可以做致冷件，还可以做半导体发电器件。
[0013]实施例2
a、b两个步骤同上；
C、将上述b中的材料放入真空热压模具中进行通电流热压，所述的模具包括模筒和压力件，结构同上，初始压力不小于1.2吨/平方厘米，电流是7A /平方厘米，模筒的横截面积是4平方厘米，在两个压力件之间通过的电流是28A，通电升温至310°C时，调整压力达到16吨/平方厘米保持65分钟，当温度达到460度时，再次调整压力达到22吨/平方厘米，保持20分钟，关掉加热电源，让其自然冷却即得到拉晶棒。
[0014]这样，生产出的晶棒进一步制成的致冷件品质较好，不但可以做致冷件，还可以做半导体发电器件。
[0015]实施例3
a、b两个步骤同上； C、将上述b中的材料放入真空热压模具中进行通电流热压，所述的模具包括模筒和压力件，结构同上；初始压力是0.85吨/平方厘米，电流是4A /平方厘米，模筒的横截面积是4平方厘米，在两个压力件之间通过的电流是16A，通电升温至280°C时，调整压力达到8吨/平方厘米保持I个小时，当温度达到420度时，再次调整压力达到17吨/平方厘米，保持70分钟，关掉加热电源，让其自然冷却即得到拉晶棒。
[0016]这样，生产出的晶棒进一步制成的致冷件品较差。
[0017]实施例4
a、b两个步骤同上；
C、将上述b中的材料放入真空热压模具中进行通电流热压，所述的模具包括模筒和压力件，结构同上；初始压力是1.05吨/平方厘米，电流是5.5A /平方厘米，算法同上，通电升温至310°C时，调整压力达到16吨/平方厘米保持I个小时，当温度达到450度时，再次调整压力达到21吨/平方厘米，保持70分钟，关掉加热电源，让其自然冷却即得到拉晶棒。
[0018]这样，生产出的晶棒进一步制成的致冷件品质较好，不但可以做致冷件，还可以做半导体发电器件。
[0019]实施例5
a、b两个步骤同上；
C、将上述b中的材料放入真空热压模具中进行通电流热压，所述的模具包括模筒和压力件，结构同上；初始压力是1.1吨/平方厘米，电流是6A /平方厘米，模筒的横截面积是4平方厘米，在两个压力件之间通过的电流是24A，通电升温至300°C时，调整压力达到15吨/平方厘米保持I个小时，当温度达到450度时，再次调整压力达到22吨/平方厘米，保持60分钟，关掉加热电源，让其自然冷却即得到拉晶棒。
[0020]这样，生产出的晶棒进一步制成的致冷件品质最好，不但可以做致冷件，还可以做半导体发电器件，效果更好。
[0021]发明人更换其他参数，做了许多实验，得出相同的结论，在此不再赘述。
[0022]以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围内。
【主权项】
1.高品质半导体致冷件高效节能真空热压拉晶的方法，包括以下步骤: a、将原材料破碎成300目以上； b、将上述a中的材料放到氢气还原炉内抽真空注入氢气加温进行还原； C、将上述b中的材料放入真空热压模具中进行通电流热压，所述的模具包括模筒和压力件，模筒是中间具有通孔、内部绝缘的结构，模筒两端的压力件是配合通孔的结构，材料放置在模筒中间，模筒两端放置压力件，压力件是导体，压力件两端分别接电流；初始压力不小于I吨/平方厘米，电流是5 — 7A /平方厘米，通电升温至290— 310°C时，调整压力达到14一 16吨/平方厘米保持55-65分钟，当温度达到440— 460度时，再次调整压力达到18 — 22吨/平方厘米，保持15 — 20分钟，关掉加热电源，让其自然冷却即得到拉晶棒。
2.根据权利要求1所述的拉晶的方法，其特征是:所述的c中的步骤是这样的:将上述b中的材料放入真空热压模具中进行通电流热压，初始压力不小于I吨/平方厘米，电流是6A /平方厘米，通电升温至300°C时，调整压力达到15吨/平方厘米保持I个小时，当温度达到450度时，再次调整压力达到20吨/平方厘米，保持17分钟，关掉加热电源，让其自然冷却即得到拉晶棒。
【专利摘要】本发明涉及半导体生产技术领域，名称是高品质半导体致冷件高效节能真空热压拉晶的方法，包括以下步骤：a、将原材料破碎成300目以上；b、将上述a中的材料放到氢气还原炉内抽真空注入氢气加温进行还原；c、将上述b中的材料放入真空热压模具中进行通电流热压，所述的模具包括模筒和压力件，模筒是中间具有通孔、内部绝缘的结构，模筒两端的压力件是配合通孔的结构，压力件导电，压力件两端分别接电流，关掉加热电源，让其自然冷却即得到拉晶棒，生产的产品品质高、节能等优点。
【IPC分类】C30B13-00
【公开号】CN104695008
【申请号】CN201310650603
【发明人】刘宝成
【申请人】河南恒昌电子有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月6日