炉体结构及半导体装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体装置技术领域，尤其涉及一种炉体结构及半导体装置。


背景技术：

2.半导体或光伏材料广泛应用于电子、新能源等行业，半导体和光伏材料通常都需要经过各种加工处理后才能够应用到产品上，例如将片状材料送入炉中，在一定温度和压力等工艺条件下进行反应来获得所需产品，因此需要用到热加工设备。
3.炉体结构作为热加工设备的主体部分，通常在大气环境中使用，电热元件的材质一般为铬镍合金，为单相整根螺旋形，安装在炉体结构的保温层中，保温层材质为耐温保温材料，外层包裹钢质外壳。电热元件一般为单相整根螺旋形，工作时电热元件烧断将影响炉体结构的正常使用，且螺旋形外形不易吸收电热元件工作时热胀产生的膨胀量，从而降低了电热元件的使用寿命。


技术实现要素：

4.本实用新型的第一个目的在于提出一种炉体结构，该炉体结构在一个加热件烧断时能够稳定工作，确保了炉体结构的可靠性，且炉体结构的加热件能够较好地吸收其工作过程中产生的热变形，延长加热件的使用寿命。
5.本实用新型的第二个目的在于提出一种半导体装置，该半导体装置的可靠性较好，使用寿命较长。
6.为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：
7.本实用新型公开了一种炉体结构，包括：炉本体，所述炉本体具有容纳产品的容纳腔；加热组件，所述加热组件设在所述容纳腔内，且为至少一个，每个所述加热组件包括多个并联设置的加热件，每个所述加热件为环形波浪结构，且每个所述加热件上具有缺口以使得所述加热组件沿周向具有间隔的两端；电极组件，所述电极组件成对设置，成对设置的所述电极组件均穿设在所述炉本体上，且连接在所述加热组件的周向两端。
8.在一些实施例中，所述容纳腔的内侧壁具有多个安装槽，每个所述安装槽内安装有一个所述加热件。
9.在一些具体的实施例中，所述安装槽内设有挂杆，所述加热件设有与所述挂杆配合的挂孔。
10.在一些更具体的实施例中，所述挂杆的下端套设有绝缘套筒和/或所述挂杆的上端设有绝缘垫片。
11.在一些实施例中，所述加热组件还包括两个连接板，两个所述连接板分别连接在所述加热件的周向两端，且与成对设置的电极组件分别连接。
12.在一些具体的实施例中，每个所述加热件的周向两端均设有固定部，所述连接板上设有与所述固定部对应设置的连接部，所述电极组件与所述连接部及所述固定部相连。
13.在一些实施例中，所述炉本体包括外壳、隔热主体和端板，所述外壳的两端敞开设
置，所述端板设在所述外壳的两端，所述隔热主体设在所述外壳内，且所述隔热主体包括多个拼接结构，多个所述拼接结构沿圆周方向依次拼接。
14.在一些实施例中，所述外壳具有位于所述隔热主体径向外侧且环绕所述隔热主体设置的冷却流道。
15.在一些实施例中，所述炉体结构包括穿设在所述炉本体上的测温组件，所述测温组件用于测量所述加热组件的加热温度。
16.本实用新型公开了一种半导体装置，所述半导体装置包括前文所述的炉体结构。
17.本实用新型的炉体结构的有益效果：由于每个加热组件至少包括两个并联设置的加热件，由于并联的连接关系，即便某个加热件在工作过程中被烧断也不会影响到加热组件的正常工作，确保了加热组件的工作可靠性。由于每个加热件为环形波浪结构，波浪结构具有较好的弹性，在加热件发生变形时能够较好地吸收变形量，避免了加热件变形过度导致的使用寿命下降的现象发生。
18.本实用新型的半导体装置的有益效果：由于具有前文所述的炉体结构，该半导体装置的可靠性较好，使用寿命较长。
19.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例一的炉体结构的示意图；
21.图2是本实用新型实施例一的炉体结构的剖视图；
22.图3是本实用新型实施例一的炉体结构的局部结构剖视图；
23.图4是图3圈示a处的放大示意图；
24.图5是本实用新型实施例一的加热组件的结构示意图；
25.图6是本实用新型实施例一的炉体结构的另一个局部结构剖视图；
26.图7是本实用新型实施例二的炉体结构局部结构剖视图；
27.图8是图7圈示b处的放大示意图；
28.图9是本实用新型实施例二的炉体结构的另一个局部结构剖视图。
29.附图标记：
30.1、炉本体；11、外壳；111、冷却流道；112、电极安装座；113、测温安装座；12、隔热主体；121、拼接结构；1211、安装槽；13、端板；
31.2、加热组件；21、加热件；211、固定部；212、挂孔；22、连接板；221、连接部；
32.3、电极组件；4、测温组件；5、挂杆；6、挡销；7、绝缘套筒；8、绝缘垫片。
具体实施方式
33.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
35.此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.下面参考图1-图9描述本实用新型实施例的炉体结构的具体结构。
38.本实用新型公开了一种炉体结构，如图1-图4所示，本实施例的炉体结构包括炉本体1、加热组件2和电极组件3，炉本体1具有容纳产品的容纳腔，加热组件2设在容纳腔内，且为至少一个，每个加热组件2包括多个并联设置的加热件21，每个加热件21为环形波浪结构，且每个加热件21上具有缺口以使得加热组件2沿周向具有间隔的两端，电极组件3成对设置，成对设置的电极组件3均穿设在炉本体1上，且连接在加热组件2的周向两端。
39.可以理解的是，由于每个加热组件2至少包括两个并联设置的加热件21，由于并联的连接关系，即便某个加热件21在工作过程中被烧断也不会影响到加热组件2的正常工作，确保了加热组件2的工作可靠性。由于每个加热件21为环形波浪结构，波浪结构具有较好的弹性，在加热件21发生变形时能够较好地吸收变形量，避免了加热件21变形过度导致的使用寿命下降的现象发生。
40.需要补充说明的是，加热件21的材质为可在真空或保护气氛下或空气中工作的电阻带，根据热场不同的最高工作温度，依次可以选用铬镍合金、钼、钨、碳化硅、石墨等，但不仅仅限于上述材质。
41.这里需要说明的是，在本实施例中，波浪结构的方向可以根据实际需要选择，例如在有的实施例中，如图5所示，波浪的波峰是由加热件21的几何中心朝向径向外侧凸出的；在有的实施例中，如图9所示，波浪的波峰沿加热件21的轴向方向凸出。此外，在本实用新型的实施例中，波浪结构的具体形状可以根据实际需要选择，在此不对波浪结构的具体形状做出限定。此外，本实施例的炉本体1的截面可以是圆形也可以方形，与之对应的，加热件21可以为圆环形或者方环形，也可以是炉本体1以及加热件21的截面形状可以根据实际需要进行选择。
42.此外，加热组件2的数量为3的整数倍，且分别与外部三相电源a/b/c相连接。
43.在一些实施例中，如图4以及图8所示，容纳腔的内侧壁具有多个安装槽1211，每个安装槽1211内安装有一个加热件21。可以理解的是，加热件21在容纳腔内的稳定性直接决定了容纳腔内的热场的均匀性，在本实施例中，容纳腔的内侧壁上具有多个安装槽1211，每个安装槽1211内安装有一个加热件21，避免了加热件21在工作过程中发生沿炉本体1的轴向晃动的现象，即安装槽1211能够对加热件21起到限制作用，确保加热件21在容纳腔内的安装稳定性，保证了容纳腔内的热场的稳定性。此外，波浪结构的加热件21在工作过程中，
波浪结构能够较好地吸收热变形量，避免了加热件21过度变形从而脱出安装槽1211的现象发生。
44.与此同时，由于每个加热组件2包括至少两个并联设置的加热件21，当容纳腔的内侧壁设置多个安装槽1211时，这样两个安装槽1211之间的结构就能够将并联设置的加热件21隔开，一方面避免了加热件21发生热膨胀时与相邻的加热件21出现短接的现象，另一方面也能够方便在炉本体1的外部将多个并联设置的加热件21并联连接后一一对应地放入安装槽呃1211内，从而提升了整个炉体结构的组装效率。
45.在一些具体的实施例中，如图4及图8所示，安装槽1211内设有挂杆5，加热件21设有与挂杆5配合的挂孔212。可以理解的是，安装槽1211能够从炉本体1的轴向方向限制加热件21的窜动，增设的挂杆5能够穿过加热件21从而对加热件21进行进一步地限定，限定加热件21沿炉本体1的周向转动，从而确保加热件21在容纳腔内的安装稳定性，保证了容纳腔内的热场的稳定性。
46.优选的，挂杆5上设有用于避免加热件21从挂杆5上脱出的挡销6。由此，确保加热件21在容纳腔内的安装稳定性，保证了容纳腔内的热场的稳定性。
47.进一步优选的，如图8所示，挂杆5的上端设有绝缘垫片8，绝缘垫片8夹设在挡销6和加热件21之间。绝缘垫片8能够将加热件21与挡销6绝缘，避免挡销6导电出现过热变形的现象，确保了挡销6对加热件21的限制，从而提升了加热件21的稳定性。
48.需要额外说明的是，绝缘垫片8的材质为耐温绝缘陶瓷材料，当然绝缘垫片8也可以是其他耐高温的绝缘材料，并不限于陶瓷。挡销6采用耐温材质制作，根据最高工作温度不同选用不同的材质，如不锈钢、钼、钨等，但不仅局限于上述材质。
49.优选的，挂杆5为多个，多个挂杆5沿安装槽1211的轴向间隔分布，加热件21上具有多个挂孔212，多个挂孔212和多个挂杆5一一对应设置。由此，通过多个挂杆5将加热件21固定在炉本体1上，进一步保证了加热件21在容纳腔内的安装稳定性，保证了容纳腔内的热场的稳定性。
50.在一些更具体的实施例中，如图4及图8所示，挂杆5的下端套设有绝缘套筒7。可以理解的是，绝缘套筒7能够起到保护挂杆5的作用，从而避免挂杆5和炉本体1内的其他部件出现短接现象，提升了本实施例的炉体结构的可靠性。需要额外说明的是，绝缘套筒7的材质为耐温绝缘陶瓷材料，当然绝缘套筒7也可以是其他耐高温的绝缘材料，并不限于陶瓷。
51.在一些实施例中，如图5及图9所示，加热组件2还包括两个连接板22，两个连接板22分别连接在加热件21的周向两端，且与成对设置的电极组件3分别连接。可以理解的是，根据前文所述每组加热组件2内的加热件21为并联，采用连接板22将多个加热件21并联，一方面方便与电极组件3相连，另一方面可以将加热组件2在炉本体1的外部并联完毕后放入炉本体1内，方便了炉体结构的组装。需要补充说明的是，连接板22的材质为可在真空或保护气氛下或空气中工作的电阻带，根据热场不同的最高工作温度，依次可以选用铬镍合金、钼、钨、碳化硅、石墨等，但不仅仅限于上述材质。
52.在一些具体的实施例中，如图5及图9所示，每个加热件21的周向两端均设有固定部211，连接板22上设有与固定部211对应设置的连接部221，电极组件3与连接部221及固定部211相连。可以理解的是，在实际安装过程中电极组件3穿过连接部221以及固定部211后就能够与加热件21相连，一方面简化了组装操作，另一方面确保了每个加热件21能够稳定
地接电。
53.这里需要额外说明的是，在本实用新型的其他实施例中，加热件21也可以采用其他结构件，例如导线、导电弹片等其他结构进行并联，一个加热组件2内的多个加热件21可以是炉本体1的外部装配完成后再放入炉本体1内部，也可以先将多个加热件21固定在炉本体1内部然后进行并联，具体组装工艺可以根据实际需要选择。
54.在一些实施例中，如图2所示，炉本体1包括外壳11、隔热主体12和端板13，外壳11的两端敞开设置，端板13设在外壳11的两端，隔热主体12设在外壳11内，且隔热主体12包括多个拼接结构121，多个拼接结构121沿圆周方向依次拼接。可以理解的是，如果将隔热主体12制造为一体结构，一方面对制造精度和装配精度均要求较高，从而提升了炉本体1的制造成本，另一方面，不方便将加热组件2安装到炉本体1内部，降低了炉本体1的制造效率。在本实施例中，将隔热主体12拆分为多个拼接结构121进行拼接，一方面方便了隔热组件的制造，降低了炉本体1的制造成本，另一方面，拼接式的结构有利于安装加热组件2，提升炉本体1的组装效率。
55.需要说明的是，隔热主体12的材质为耐温保温绝缘材料，根据热场不同的最高工作温度，材质依次可以为硅酸铝纤维浇注料、刚玉烧结件、石墨件等。隔热主体12材质不仅局限于上述材质，所有可使用的耐温保温绝缘材料都在本实用新型的保护范围内。
56.在一些实施例中，如图6所示，外壳11具有位于隔热主体12径向外侧且环绕隔热主体12设置的冷却流道111。可以理解的是，在实际工作过程中，虽然有隔热主体12能够较好地防止容纳腔内的热量向外界散发，但是并不能完全杜绝热量扩散，现有技术的单层壳体在长时间工作后具有较高的温度，从而容易出现烫伤工作人员的现象，而在本实施例中，外壳11内具有冷却流道111，冷却流道111内流通有冷却液，这样能够及时给外壳11降温，即便工作时间较长外壳11仍然具有较低的温度，避免工作人员被烫伤的现象发生。
57.在一些实施例中，如图1所示，炉体结构包括穿设在炉本体1上的测温组件4，测温组件4用于测量加热组件2的加热温度。可以理解的是，测温组件4能够实时监控加热组件2的加热温度，从而实现对炉体结构内的热场的监控。需要说明的是，在本实用新型的实施例中，测温组件4可以根据实际需要选择热电偶、红外测温装置等测温装置，在此不对测温组件4的具体类型做出限定。
58.实施例一：
59.下面参考图1-图6描述本实用新型一个具体实施例的炉体结构的具体结构。
60.如图1-图6所示，本实施例的炉体结构包括炉本体1、加热组件2、电极组件3、测温组件4，炉本体1包括外壳11、隔热主体12和端板13，外壳11的两端敞开设置，外壳11上设有电极安装座112和测温安装座113，端板13设在外壳11的两端，隔热主体12设在外壳11，且隔热主体12包括两个拼接结构121，两个拼接结构121沿圆周方向依次拼接。每个拼接结构121的内侧壁均具有多个沿其轴向方向间隔设置的安装槽1211，安装槽1211内设有四个沿其周向间隔分布的挂杆5。挂杆5上设有用于避免加热件21从挂杆5上脱出的挡销6，挂杆5的上端设有绝缘垫片8，绝缘垫片8夹设在挡销6和加热件21之间，挂杆5的下端套设有绝缘套筒7。外壳11具有位于隔热主体12径向外侧且环绕隔热主体12设置的冷却流道111。每个加热组件2均包括六个并联设置的加热件21以及两个连接板22，每个加热件21为环形波浪结构，且每个加热件21上具有缺口以使得加热组件2沿周向具有间隔的两端，环形波浪结构的波峰
沿加热件21的径向方向凸出设置。每个加热件21的周向两端均设有固定部211，连接板22上设有与固定部211对应设置的连接部221，电极组件3成对设置，成对设置的电极组件3均穿设在电极安装座112上，且每个电极组件3均与连接部221及固定部211相连。测温组件4穿设在测温安装座113，测温组件4用于测量加热组件2的加热温度。
61.实施例二：
62.如图7-图9所示，本实施例的炉体结构与实施例一的大体相同，所不同的是，本实施例中的环形波浪结构的波峰沿加热件21的轴向方向凸出设置，且环形波浪结构上不设置挂孔212，挂杆5穿过环形波兰结构的波谷设置。
63.实施例一以及实施例二的炉体结构均具有以下优点：
64.第一：加热件21采用波浪式外形，有效吸收了热胀产生的膨胀量，加热器不会从隔热主体12的安装槽1211内弹出；延长了加热件21的使用寿命；
65.第二：每个加热组件2由若干根加热件21并联而成，即使某根加热件21烧断也不影响该相加热组件2继续工作直至正在进行的工艺完成，减少产品不良率，降低成本；
66.第三：采用拼接式隔热主体12，加热组件2安装方便；
67.第四：采用冷却式外壳11减少了外壳11表面温升，节能环保，降低工作人员被意外烫伤的概率。
68.本实用新型公开了一种半导体装置，半导体装置包括前文的炉体结构。
69.本实用新型的半导体装置，由于具有前文所述的炉体结构，该半导体装置的可靠性较好，使用寿命较长。
70.这里需要补充说明的是，本实施例的半导体装置可以是为热场、真空加热设备等装置，半导体装置的具体类型以及用途均可以根据实际需要做出调整。
71.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
72.以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。