阅读说明：本技术 一种半导体设备 (Semiconductor device ) 是由 郝晓明 赵文斌 杨来宝 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种半导体设备,包括工艺炉,工艺炉包括：工艺炉体和自内而外依次环绕工艺炉体设置的保温层和外壳,且工艺炉体与保温层之间设置有第一环形通道；两个环形封堵部,两个环形封堵部分别环绕设置在工艺炉体的两个端部,每个环形封堵部均与外壳密封连接,且每个环形封堵部内均设置有至少一个气道,气道连通于第一环形通道；进风系统,进风系统通过至少一个气道向第一环形通道输送气体。本发明的有益效果在于,能够解决工艺炉降温速度和保温性不能兼顾的问题。(The invention discloses a semiconductor device, comprising a process furnace, wherein the process furnace comprises: the process furnace comprises a process furnace body, and a heat insulation layer and a shell which are sequentially arranged around the process furnace body from inside to outside, wherein a first annular channel is arranged between the process furnace body and the heat insulation layer; the two annular plugging parts are respectively arranged at two end parts of the process furnace body in a surrounding manner, each annular plugging part is hermetically connected with the shell, at least one air passage is arranged in each annular plugging part, and the air passages are communicated with the first annular channel; and the air inlet system conveys air to the first annular channel through at least one air channel. The invention has the beneficial effect that the problem that the cooling speed and the heat preservation performance of the process furnace can not be considered at the same time can be solved.)

一种半导体设备

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地，涉及一种半导体设备。

背景技术

现有光伏扩散机台，没有炉内强制换热设计，反应室降温过程中热量由内至外逐级传导至炉壳实现散热。如果保温层设计减薄，则炉体保温性能会降低，正常工艺过程中的保温功率会变大，增加设备功耗；如果保温层设计加厚，则炉体保温性能加强，散热会减慢，降温速率会变的更小，增加工艺时间，产能提升受限。

因此，如何解决工艺炉降温速度和保温性不能兼顾的问题，是目前研究的重要方向。

发明内容

本发明的目的是提出一种半导体设备，解决工艺炉降温速度和保温性不能兼顾的问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种半导体设备，包括：

工艺炉，所述工艺炉包括：工艺炉体和自内而外依次环绕所述工艺炉体设置的保温层和外壳，且所述工艺炉体与所述保温层之间设置有第一环形通道；两个环形封堵部，两个所述环形封堵部分别环绕设置在所述工艺炉体的两个端部，每个所述环形封堵部均与所述外壳密封连接，且每个所述环形封堵部内均设置有至少一个气道，所述气道连通于所述第一环形通道；

进风系统，所述进风系统通过至少一个所述气道向所述第一环形通道输送气体。

作为优选方案，所述环形封堵部包括环形堵头和密封端盖，其中，

所述环形堵头中设置有所述气道；

所述密封端盖设置于所述环形堵头靠近所述工艺炉体端部的一侧，且与所述外壳密封连接，所述密封端盖用于将所述环形堵头密封在所述外壳内。

作为优选方案，所述环形堵头与所述密封端盖之间设有第二环形通道，且所述密封端盖上设有通口，所述通口通过所述第二环形通道与所述第一环形通道相连通。

作为优选方案，所述进风系统包括：

鼓风机；

进气三通气动阀，所述进气三通气动阀的第一端口连通于所述鼓风机的出口，所述进气三通气动阀的第二端口和所述进气三通气动阀的第三端口分别与所述工艺炉体两端的所述通口连通。

作为优选方案，所述半导体设备还包括制冷组件，所述制冷组件设置在所述密封端盖的内端面上。

作为优选方案，所述制冷组件为水制冷盘管。

作为优选方案，还包括第一冷却器和第二冷却器，所述第一冷却器设置于所述进气三通气动阀的第二端口与所述工艺炉体前端的所述通口之间，所述第二冷却器设置于所述进气三通气动阀的第二端口与所述工艺炉炉体后端的所述通口之间，所述第一冷却器和所述第二冷却器均用于对鼓风机的出风进行冷却。

作为优选方案，还包括第一三通和第二三通，其中：

所述第一三通的第一端口与所述第一冷却器连通，所述第一三通的第二端口与所述进气三通气动阀的第二端口连通，所述第一三通的第三端口用于排出所述第一环形通道中的气体；

所述第二三通的第一端口与所述第二冷却器连通，所述第二三通的第二端口与所述进气三通气动阀的第三端口连通，所述第二三通的第三端口用于排出所述第一环形通道中的气体。

作为优选方案，还包括出风系统，所述出风系统包括换热器和出气三通气动阀，其中，所述出气三通气动阀的第一端口连通于所述换热器的入口，所述出气三通气动阀的另外两个端口分别与所述第一三通的第三端口和所述第二三通的第三端口连通。

作为优选方案，所述密封端盖通过螺钉与所述外壳连接。

本发明的有益效果在于：

在工艺炉体和保温层之间设置第一环形通道，通道内通入流动的气体，工艺炉体外壁直接接触空气，空气流动带走热量，实现对工艺炉体的快速降温。

进一步地，气体在进入工艺炉之前先经过冷却器冷却，可以增强冷却工艺炉体的效果。

进一步地，在鼓风机出口设置进气三通气动阀，连通工艺炉体两端的环形封堵头，进气三通气动阀和出气三通气动阀互锁，气流方向定时换向，可在保证气流畅通的同时减小工艺炉不同加热区之间的温度差。

进一步地，在密封端盖中设置水制冷盘管，对热空气进行初步冷却，减小密封端盖的热变形，水冷盘管还可以定位和支撑环形堵头，加固密封端盖。

进一步地，第一冷却器和第二冷却器对热空气再次冷却，保护管道及换向的出气三通气动阀不被高热损坏。

进一步地，环形堵头具有多个气道，保证气体流通的均匀性。

进一步地，采用换热器对进厂房排风的空气进行冷却，保障厂房排风管道的安全。

本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的

具体实施方式

中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明一实施例的半导体设备中工艺炉的结构示意图。

图2示出了图1圆圈处的局部放大图。

图3示出了根据本发明一实施例的半导体设备的结构示意图。

图4示出了根据本发明一实施例的半导体设备的工作原理图。

附图标记说明：

1-工艺炉体；2-水制冷盘管；3-密封端盖；4-螺钉；5-环形堵头；6-工艺炉丝；7-外壳；8-保温层；9-塞拉毯；10-鼓风机；11-进气三通气动阀；12A-第一三通；12B-第二三通；13A-第一冷却器；13B-第二冷却器；14-出气三通气动阀；15-换热器；16-第二环形通道；17-工件；18-第一环形通道；19-通口；20-排风口。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明一实施例提供了一种半导体设备，图1示出了根据本发明一实施例的一种半导体设备中工艺炉的结构示意图。图2示出了图1圆圈处的局部放大图。图3示出了根据本发明一实施例的半导体设备的结构示意图。

请参考图1至图3，半导体设备包括：

工艺炉，工艺炉包括：工艺炉体1和自内而外依次环绕工艺炉体1设置的保温层8和外壳7，且工艺炉体1与保温层8之间设置有第一环形通道18；两个环形封堵部，两个环形封堵部分别环绕设置在工艺炉体1的两个端部，每个环形封堵部均与外壳7密封连接，且每个环形封堵部内均设置有至少一个气道，气道连通于第一环形通道18；

进风系统，进风系统通过至少一个气道向第一环形通道18输送气体。

具体地，首先介绍工艺炉的基本结构，工艺炉的外形为圆柱形，从内至外依次包括工艺炉体1，工艺炉体1内部可分为多个加热的工艺区，每个工艺区用于放置待处理的工件17。工艺炉体1的外部为工艺炉丝6，用于对工艺炉体1进行加热，工艺炉丝6的外部为一定厚度的保温层8，材质如保温棉。在保温材质一定的情况下，保温层8越厚，保温效果越好，但降温速度慢。保温层8的外部为工艺炉的外壳7。

本实施例中，工艺炉体1与保温层8之间设置有第一环形通道18,具体设置在工艺炉体1的外壁与工艺炉丝6之间，为环形腔体，其长度与工艺区的长度接近，其高度可根据降温速率、加热速度以及保温效果进行综合设定。第一环形通道18的两端各设有一环形封堵部5，本实施例中，环形封堵部包括环形堵头5和密封端盖3，其中，环形堵头5中设置有气道19；密封端盖3设置于环形堵头5靠近工艺炉体1端部的一侧，且与外壳7密封连接，密封端盖3用于将环形堵头5密封在外壳7内。

环形堵头5为圆环形，套设在工艺炉体1的两个端部外周，设置于外壳7的内部。环形堵头5内设有至少一个气道19，气道19与第一环形通道18连通。气道19的数量可以为多个，如6个、8个、9个等，可选方案中，相邻的气道19之间的距离相等，多个气道可以保证气体流通的均匀性。工艺炉体1的外壁与环形堵头5之间的间隙填充有保温材料，如塞拉毯，用于隔离炉体内外空气，使冷热风沿设定的路线流动，避免短路漏风影响换热效果。每个环形堵头5的外侧设有密封端盖3，密封端盖3环绕于工艺炉体1的外周，与外壳7密封连接，本实施例中，密封端盖3与外壳7通过螺钉4连接。密封端盖3从两个侧面(轴向和周向)将环形封堵部5密封在外壳7的内部。密封端盖3上设有通口，通口与环形堵头5的气道19相通，且通口与进风系统的出口相连通，已使气流通过进风系统的出口进入其中一侧密封端盖3上的通口，经过环形堵头5的气道19进入第一环形通道18，从另外一侧的密封端盖3的通口流出。

本实施例中，环形堵头5的外周与密封端盖3之间还设有第二环形通道16，第二环形通道16为环形，作为气流的导流区，气流自密封端盖3的通口经第二环形通道16进入环形封堵部5的气道19，进而与第一环形通道18相连通。

本实施例中，密封端盖3还上设有制冷组件，制冷组件为水制冷盘管2，水制冷盘管2为圆环形，焊接在密封端盖3上。环形堵头5设有环形台阶，水制冷盘管2设置于台阶处，可以定位和支撑环形堵头5，另外还可以加固并冷却密封端盖3，减小密封端盖3的热变形。

参考图3和图4，本实施例的半导体设备采用双向循环换向进风，两个密封端盖3上的通口既是进风口也是出风口。在通过控制进风系统中的进气三通气动阀11的进风方向来实现。具体的，进风系统包括：

鼓风机10；

进气三通气动阀11，进气三通气动阀11的第一端口连通于鼓风机10的出口，进气三通气动阀11的第二端口和进气三通气动阀的第三端口分别与工艺炉体两端的通口连通。进风过程为，进气三通气动阀11与工艺炉连接的两个端口，其中一个打开，另一个关闭，气流从一个通口进入炉体，从另一个通口流出。经过设定时间后，改变进气三通气动阀11的进气方向，实现循环制冷。

本实施例中，还包括第一冷却器13A和第二冷却器13B，第一冷却器13A设置于进气三通气动阀11的第二端口与工艺炉体1前端的通口之间，第二冷却器13B设置于进气三通气动阀11的第二端口与工艺炉体1后端的通口之间，第一冷却器13A和第二冷却器13B均用于对鼓风机10的出风进行冷却。其中，工艺炉体1前端的通口即为位于工艺炉体1前端的密封端盖上设置的通口，工艺炉体1后端的通口即为位于工艺炉体1后端的密封端盖上设置的通口。

本实施例中，该半导体设备还包括第一三通12A和第二三通12B，其中：第一三通12A的第一端口与第一冷却器13A连通，第一三通12A的第二端口与进气三通气动阀11的第二端口连通，第一三通12A的第三端口用于排出第一环形通道18中的气体；第二三通12B的第一端口与第二冷却器13B连通，第二三通12B的第二端口与进气三通气动阀11的第三端口连通，第二三通12B的第三端口用于排出第一环形通道18中的气体。本申请通过设置两个三通结构，可以实现气流循环制冷并在整体炉体对应的工艺区循环流动。

本实施例中，该半导体设备还包括出风系统，该出风系统包括换热器15和出气三通气动阀14，其中，出气三通气动阀14的第一端口连通于换热器15的入口，出气三通气动阀14的另外两个端口分别与第一三通12A的第三端口和第二三通12B的第三端口连通。通过车漆三通气动阀的设计，可将分别从工艺炉体1前端的通口或者工艺炉体1后端的通口进入的气流排出，并使气流在整个炉体的第一环形通道内流动。

参考图1、图3和图4，本实施例的进气流程如下：鼓风机10—进气三通气动阀11—第一三通12A的第二端口—第一三通12A的第一端口(第一冷却器13A)—密封端盖3的通口—环形堵头5中的风道—工艺炉体1的第一环形通道18。

出气流程如下：工艺炉体1的第一环形通道18—另一端的环形堵头5的风道—另一端的密封端盖3的通口—第二三通12B的第一端口(第二冷却器13B)—第二三通12B的第三端口—出气三通气动阀14—换热器15—排风口20。

本实施例中，进气和出气循环中，第一冷却器13A为进入工艺炉的气体进行冷却，第二冷却器为从工艺炉出来的气体进行冷却。下一个进气和出气循环执行相反的操作，即第二冷却器13B为进入工艺炉的气体进行冷却，第一冷却器为从工艺炉出来的气体进行冷却。

本实施例中，气体在进入工艺炉之前先经过冷却器进行冷却，可以增强冷却工艺炉体的效果。从工艺炉中出来的热空气经过冷却器进行冷却，可以保护管道及换向的出气三通气动阀不被高热损坏。进气三通气动阀和出气三通气动阀互锁，气流方向定时换向，可在保证气流畅通的同时减小工艺炉不同加热区之间的温度差。同时，采用换热器对进厂房排风的空气进行冷却，保障厂房排风管道的安全。

本实施例优选地采用双向制冷循环的模式，但在其它实施例中也可以采用单向模式。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。