CN202390563U

CN202390563U - 熔料保温盖与半导体长晶炉

Info

Publication number: CN202390563U
Application number: CN2011204621008U
Authority: CN
Inventors: 王志德; 朱彦勋
Original assignee: KUNSHAN ZHONGCHEN SILICON CRYSTAL CO Ltd
Current assignee: KUNSHAN ZHONGCHEN SILICON CRYSTAL CO Ltd; Kunshan Sino Silicon Technology Co Ltd
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2021-10-31

Abstract

本创作提供一种熔料保温盖与使用该熔料保温盖的半导体长晶炉，该半导体长晶炉包括有一坩锅、至少一加热器、至少一绝热单元、一热屏蔽及该熔料保温盖；该加热器设置于坩锅的邻近周边，该绝热单元包覆于加热器与该坩锅外侧，该热屏蔽设置于坩锅上方，该热屏蔽内定义有一容置通道；该熔料保温盖位于容置通道内呈往覆移动状态，该些板体以其一面朝向坩锅；所以，该熔料保温盖用以反射热辐射能量，降低热能散失。

Description

熔料保温盖与半导体长晶炉

一、技术领域

本创作是有关于一种熔料保温盖与长晶炉，是一种制造半导体所需的熔料保温盖及其使用的半导体长晶炉。

二、背景技术

以随着电子业的科技进步，人们已越来越依赖半导体，并利用半导体来制造各种电介体、磁性体，最终用以生产各式各样的电子组件、芯片或内存上，半导体的原始材料为高纯度的硅原料，其制造方式是将其放置在一长晶炉的坩锅内加热、长晶而形成。一般而言，为了保持坩锅内均匀的加热效果，通常会将加热器设置于此坩锅的周边，或者使该坩锅成旋转加热状态。然后，在该硅原料熔融之后，投入晶种进行提拉制程，则具有晶相的半导体初胚即可在该晶种的下方成长、结晶。

日本专利JP-3671562揭露了一种单晶半导体的长晶炉，其系在一坩锅的上方设置一任意可升降的隔热板，用以在硅原料熔融阶段提供保温的效果。这种可视需求而调整高度的隔热板之优点在于，可以方便地控制该加热坩锅的隔热效果。

另一日本专利JP-3873561揭露了另一种半导体的长晶炉，在该坩锅的周边设置一圆盘，并在该圆盘的下方面对熔融硅原料的一面设置有镜面效果的反射结构，用以加速硅原料熔融化。

中国专利CN101849043A揭露了又一种半导体的长晶炉，在坩锅内腔室的上方设置一加热装置，并在该腔室周边的石英板上涂布金属的反射层，用以反射热量。

然而，上述专利所述的长晶炉均有热量流失过大的问题，因此其加热效果较差，所需的加热时间亦较长，浪费能源，造成生产成本提升。

因此，如何减少长晶炉的坩锅内之热量流失问题，用以提升加热效率，缩短加热工时，节省能源，并降低半导体的生产成本，这是本领域具有通常知识者努的目标。

三、发明内容

本创作主要目的减少长晶炉的坩锅内之热量流失问题，用以提升加热效率，缩短加热工时，节省能源，并降低半导体的生产成本。

为达上述及其它目的，本创作提供一种熔料保温盖，其包括有复数个板体及至少一支撑件，该支撑件串接该复数个板体，使该些板体的面与面相间隔而对应设置；所以，该复数个板体用以反射热辐射能量。

为达上述及其它目的，本创作提供一种半导体长晶炉，包括有一坩锅、至少一加热器、至少一绝热单元、一热所蔽(thermal shield)及一熔料保温盖；该加热器设置于坩锅的邻近周边，该绝热单元包覆于加热器与坩锅外侧，该热屏蔽设置于坩锅上方，热屏蔽内定义有一容置通道；熔料保温盖位于容置通道内呈往覆移动状态，这些板体以其一面朝向该坩锅：所以，该熔料保温盖用以反射热辐射能量，降低热能散失。

如上所述的熔料保温盖或半导体长晶炉，其中，该些板体等间距设置，板体的间距为30mm±10％，厚度为5mm±10％，直径为220mm±10％。

如上所述的熔料保温盖或半导体长晶炉，其中，该板体至少为2个。

如上所述的熔料保温盖或半导体长晶炉，其中，该板体的至少其中一面呈镜面结构或光滑亮面结构，多个板体的镜面结构或光滑亮面结构均朝向同一方向。

综上所述，本创作的熔料保温盖与使用该熔料保温盖的半导体长晶炉，可减少长晶炉的坩锅内之热量流失问题，用以提升加热效率，缩短加热工时，节省能源，并降低半导体的生产成本，非常实用。

为使能更进一步了解本创作的特征及技术内容，请参阅以下有关本创作的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本创作加以限制。

四、附图说明

图1为本创作第一实施例之半导体长晶炉的剖面示意图。

图2为本创作第一实施例之熔料保温盖的结构示意图。

图3为本创作第二实施例之熔料保温盖的结构示意图。

图4为本创作第三实施例之半导体长晶炉的剖面示意图。

五、具体实施方式

请参阅图1，图1为本创作第一实施例之半导体长晶炉的剖面示意图。如图1所示，一半导体长晶炉1，其包括有一坩锅11、多个加热器12、多个绝热单元13、一热屏蔽14(thermal shield)及一熔料保温盖15。其中，该加热器12设置于坩锅11的邻近周边，较佳的是直接地贴附靠近该坩锅11的外壁；该绝热单元13包覆于该加热器12与该坩锅11外侧，防止内部的热量散逸离开该半导体长晶炉1。该热屏蔽14设置于坩锅11上方，该热屏蔽14内定义有一容置通道141，熔料保温盖15位于容置通道141内可呈往覆移动的状态。在制造半导体时，应首先在该坩锅11内投入高纯度的硅原料，然后透过该加热器12加热，使坩锅11内的温度超过硅原料的熔点。当加热时，该绝热单元13与熔料保温盖15的目的即在于减少热量散失。当温度超过硅原料的熔点后，硅原料即可融化成流体状，之后，投入晶种进行提拉制程；如此一来，具有晶相的半导体初胚即可在该晶种的下方成长、结晶，最后长成半导体晶柱。

在长晶的过程中，温度的控制是至为关键的一环。请再同时参阅图2，图2为本创作第一实施例之熔料保温盖的结构示意图。如图2所示，该熔料保温盖15包括有四个板体151及四个支撑件152，四个板体151由上至下依次排列，支撑件152在上下的方向上串接该四个板体151，使这些板体151的面与面相间隔而对应设置。在本实施例中，该些板体151等间距设置，且该间距(H)较佳系为30mm±10％，每一板体151的厚度较佳系为5mm±10％，其直径较佳为220mm±10％。该板体151为一圆盘状，因此若从侧面观之，该板体151的截面呈平板状。

为了减少该半导体长晶炉1内的热量流失问题，提升加热效率，本创作将熔料保温盖15设计成至少四个水平设置的板体151，每一板体151可在其朝向热源(即融化的硅原料)的一面施予亮面处理(即所有板体151的下侧面)，亮面处理的功效在于极大化的将朝上辐射的热量反射回去。两个(或以上)板体151的目的在于以多层阻隔的方式来反射热量，进一步地降低热能辐射逸出。此外，在较佳实施例中，该板体151的材质最好使用耐高温的反射型材料，例如钼金属或钼合金，用以承受高达摄氏1000度以上的高温。当然，在其它的实施态样中，该板体151亦可两面均施予亮面处理，使该熔料保温盖15的热反射效果更佳。

在图1与图2的实施例中，该熔料保温盖15的四个板体151之大小尺寸均相等，坩锅11上方的热屏蔽14系呈锥状，因此，当熔料保温盖15在该容置通道141内上下移动时(配合长晶的速度)，即可保持至少一板体151的外周与热屏蔽14的内壁相靠近或贴合；如此，可进一步地减少热量自熔料保温盖15与该热屏蔽14的内壁间的缝隙泄露。在此，该板体151的外周与该热屏蔽14的内壁相贴合，其代表：该板体151的外形轮廓应搭配该热屏蔽14的截面形状而跟随着设计或改变。还有，经过多次的模拟实验发现，间距(H)过大会造成热对流上升，使得热量散逸速度加快，不利于半导体长晶制程，因此熔料保温盖15的设计上在符合制造成本的前提下，其板体151的间距(H)越小越好，其较佳是小于30mm。

本案还有其它的实施例。请参图3，图3为本创作第二实施例之熔料保温盖的结构示意图。以下，相同的组件标示以相同的编号，并不再赘述其结构。如图3所示，本实施例的熔料保温盖15系由四个不同大小的板体151所构成，自上而下依次由大至小，如此，本图式实施例的熔料保温盖15即可与图1的锥状热屏蔽14相对应并配合。具体的说，当加热器12加热时，可将本实施例的熔料保温盖15置于热屏蔽14的容置通道141内，使四个板体151的外周完全地与热屏蔽14的内壁相贴合。如此，可达更佳的绝热效果。

请参阅图4，图4为本创作第三实施例之半导体长晶炉的剖面示意图。在本实施例中，热屏蔽14呈圆筒状，熔料保温盖15的多个板体151之截面均呈圆弧状，半导体长晶炉1的正上方更设置有一提拉装置9，提拉装置9透过一牵引线91而拉动熔料保温盖15，使熔料保温盖15可配合晶体的向上成长而缓缓升起，且，当熔料保温盖15位于容置通道141内时，三个板体151之外周亦完全地与热屏蔽14的内壁相贴合。在此，提拉装置9可以是卷动式、拉动式、带动式或任意其它型式，而拉动该牵引线91与熔料保温盖15，使其缓慢地向上移动。

此外，经过多次实验发现，板体151的直径越大，其遮蔽面积较大，就越能达到较佳的热反射效果。还有，多个板体151之大小相同(即板体151的直径相等)，其保温效果也较佳。当然，而单位体积内的板体151层数越多，其热反射也越好。

综上所述，本创作的熔料保温盖15与使用该熔料保温盖15的半导体长晶炉1，可减少长晶炉的坩锅内之热量流失问题，用以提升加热效率，缩短加热工时，节省能源，并降低半导体的生产成本，非常实用。

本创作以实施例说明如上，然其并非用以限定本创作所主张之专利权利范围。其专利保护范围当视后附之申请专利范围及其等同领域而定。凡本领域具有通常知识者，在不脱离本专利精神或范围内，所作之更动或润饰，均属于本创作所揭示精神下所完成之等效改变或设计，且应包含在下述之申请专利范围内

Claims

1.一种熔料保温盖，其包括：

复数个板体；

至少一支撑件，该支撑件串接该复数个板体，使该些板体的面与面相间隔而对应设置；

所以，该复数个板体用以反射热辐射能量。

2.根据权利要求1所述的熔料保温盖，其特征是，这些板体等间距设置。

3.根据权利要求1所述的熔料保温盖，其特征是，这板体的截面呈圆弧状或平板状。

4.根据权利要求1所述的熔料保温盖，其特征是，这板体至少为2个。

5.根据权利要求1所述的熔料保温盖，其特征是，这板体的厚度为5mm±10％。

6.根据权利要求1所述的熔料保温盖，其特征是，这板体的至少其中一面呈镜面结构或光滑亮面结构。

7.根据权利要求6所述的熔料保温盖，其特征是，多个板体的镜面结构或光滑亮面结构均朝向同一方向。

8.一种半导体长晶炉，其包括：

一坩锅；

至少一加热器，设置于坩锅的邻近周边；

至少一绝热单元，包覆于加热器与坩锅外侧；

一热屏蔽，设置于坩锅上方，热屏蔽内定义有一容置通道；以及

如权利要求1至7之其中一项所述的熔料保温盖，熔料保温盖位于该容置通道内呈往覆移动状态，这些板体以其一面朝向该坩锅；

所以，熔料保温盖用以反射热辐射能量，降低热能散失。

9.根据权利要求8所述的半导体长晶炉，其特征是，这热屏蔽呈圆筒状或锥状。

10.根据权利要求8所述的半导体长晶炉，其特征是，至少一板体的外周与该热屏蔽的内壁相贴合。