專利名稱：熔料保溫蓋與半導體長晶爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本創(chuàng)作是有關(guān)于ー種熔料保溫蓋與長晶爐，是ー種制造半導體所需的熔料保溫蓋及其使用的半導體長晶爐。
ニ背景技術(shù)：
以隨著電子業(yè)的科技進步，人們已越來越依賴半導體，并利用半導體來制造各種電介體、磁性體，最終用以生產(chǎn)各式各樣的電子組件、芯片或內(nèi)存上，半導體的原始材料為高純度的硅原料，其制造方式是將其放置在一長晶爐的坩鍋內(nèi)加熱、長晶而形成。一般而言，為了保持坩鍋內(nèi)均勻的加熱效果，通常會將加熱器設(shè)置于此坩鍋的周邊，或者使該坩鍋成旋轉(zhuǎn)加熱狀態(tài)。然后，在該硅原料熔融之后，投入晶種進行提拉制程，則具有晶相的半導體初胚即可在該晶種的下方成長、結(jié)晶。日本專利JP-3671562揭露了一種單晶半導體的長晶爐，其系在一坩鍋的上方設(shè)置一任意可升降的隔熱板，用以在硅原料熔融階段提供保溫的效果。這種可視需求而調(diào)整 高度的隔熱板之優(yōu)點在于，可以方便地控制該加熱坩鍋的隔熱效果。另一日本專利JP-3873561揭露了另ー種半導體的長晶爐，在該坩鍋的周邊設(shè)置ー圓盤，并在該圓盤的下方面對熔融硅原料的一面設(shè)置有鏡面效果的反射結(jié)構(gòu)，用以加速硅原料熔融化。中國專利CN101849043A揭露了又一種半導體的長晶爐，在坩鍋內(nèi)腔室的上方設(shè)置ー加熱裝置，并在該腔室周邊的石英板上涂布金屬的反射層，用以反射熱量。然而，上述專利所述的長晶爐均有熱量流失過大的問題，因此其加熱效果較差，所需的加熱時間亦較長，浪費能源，造成生產(chǎn)成本提升。因此，如何減少長晶爐的坩鍋內(nèi)之熱量流失問題，用以提升加熱效率，縮短加熱エ時，節(jié)省能源，并降低半導體的生產(chǎn)成本，這是本領(lǐng)域具有通常知識者努的目標。
三、發(fā)明內(nèi)容本創(chuàng)作主要目的減少長晶爐的坩鍋內(nèi)之熱量流失問題，用以提升加熱效率，縮短加熱エ時，節(jié)省能源，并降低半導體的生產(chǎn)成本。為達上述及其它目的，本創(chuàng)作提供一種熔料保溫蓋，其包括有復數(shù)個板體及至少ー支撐件，該支撐件串接該復數(shù)個板體，使該些板體的面與面相間隔而對應(yīng)設(shè)置；所以，該復數(shù)個板體用以反射熱輻射能量。為達上述及其它目的，本創(chuàng)作提供一種半導體長晶爐，包括有ー坩鍋、至少ー加熱器、至少ー絕熱單元、一熱所蔽(thermal shield)及ー熔料保溫蓋；該加熱器設(shè)置于坩鍋的鄰近周邊，該絕熱單元包覆于加熱器與坩鍋外側(cè)，該熱屏蔽設(shè)置于坩鍋上方，熱屏蔽內(nèi)定義有一容置通道；熔料保溫蓋位于容置通道內(nèi)呈往覆移動狀態(tài)，這些板體以其一面朝向該坩鍋所以，該熔料保溫蓋用以反射熱輻射能量，降低熱能散失。如上所述的熔料保溫蓋或半導體長晶爐，其中，該些板體等間距設(shè)置，板體的間距為 30mm±10%，厚度為 5mm±10%，直徑為 220mm±10%。如上所述的熔料保溫蓋或半導體長晶爐，其中，該板體至少為2個。如上所述的熔料保溫蓋或半導體長晶爐，其中，該板體的至少其中一面呈鏡面結(jié)構(gòu)或光滑亮面結(jié)構(gòu)，多個板體的鏡面結(jié)構(gòu)或光滑亮面結(jié)構(gòu)均朝向同一方向。綜上所述，本創(chuàng)作的熔料保溫蓋與使用該熔料保溫蓋的半導體長晶爐，可減少長晶爐的坩鍋內(nèi)之熱量流失問題，用以提升加熱效率，縮短加熱エ時，節(jié)省能源，并降低半導體的生產(chǎn)成本，非常實用。為使能更進一歩了解本創(chuàng)作的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本創(chuàng)作的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本創(chuàng)作加以限制。 四
圖I為本創(chuàng)作第一實施例之半導體長晶爐的剖面示意圖。圖2為本創(chuàng)作第一實施例之熔料保溫蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本創(chuàng)作第二實施例之熔料保溫蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本創(chuàng)作第三實施例之半導體長晶爐的剖面示意圖。
五具體實施方式
請參閱圖1，圖I為本創(chuàng)作第一實施例之半導體長晶爐的剖面示意圖。如圖I所示，一半導體長晶爐1，其包括有ー坩鍋11、多個加熱器12、多個絕熱単元13、一熱屏蔽14 (thermal shield)及ー熔料保溫蓋15。其中，該加熱器12設(shè)置于i甘鍋11的鄰近周邊，較佳的是直接地貼附靠近該坩鍋11的外壁；該絕熱單元13包覆于該加熱器12與該坩鍋11外側(cè)，防止內(nèi)部的熱量散逸離開該半導體長晶爐I。該熱屏蔽14設(shè)置于坩鍋11上方，該熱屏蔽14內(nèi)定義有一容置通道141，熔料保溫蓋15位于容置通道141內(nèi)可呈往覆移動的狀態(tài)。在制造半導體時，應(yīng)首先在該坩鍋11內(nèi)投入高純度的硅原料，然后透過該加熱器12加熱，使坩鍋11內(nèi)的溫度超過硅原料的熔點。當加熱時，該絕熱單元13與熔料保溫蓋15的目的即在于減少熱量散失。當溫度超過硅原料的熔點后，硅原料即可融化成流體狀，之后，投入晶種進行提拉制程；如此ー來，具有晶相的半導體初胚即可在該晶種的下方成長、結(jié)晶，最后長成半導體晶柱。在長晶的過程中，溫度的控制是至為關(guān)鍵的ー環(huán)。請再同時參閱圖2，圖2為本創(chuàng)作第一實施例之熔料保溫蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該熔料保溫蓋15包括有四個板體151及四個支撐件152，四個板體151由上至下依次排列，支撐件152在上下的方向上串接該四個板體151，使這些板體151的面與面相間隔而對應(yīng)設(shè)置。在本實施例中，該些板體151等間距設(shè)置,且該間距(H)較佳系為30mm±10%,姆ー板體151的厚度較佳系為5mm±10%，其直徑較佳為220mm±10%。該板體151為ー圓盤狀，因此若從側(cè)面觀之，該板體151的截面呈平板狀。為了減少該半導體長晶爐I內(nèi)的熱量流失問題，提升加熱效率，本創(chuàng)作將熔料保溫蓋15設(shè)計成至少四個水平設(shè)置的板體151，每ー板體151可在其朝向熱源(即融化的硅原料)的一面施予亮面處理(即所有板體151的下側(cè)面)，亮面處理的功效在于極大化的將朝上輻射的熱量反射回去。兩個(或以上)板體151的目的在于以多層阻隔的方式來反射熱量，進ー步地降低熱能輻射逸出。此外，在較佳實施例中，該板體151的材質(zhì)最好使用耐高溫的反射型材料，例如鑰金屬或鑰合金，用以承受高達攝氏1000度以上的高溫。當然，在其它的實施態(tài)樣中，該板體151亦可兩面均施予亮面處理，使該熔料保溫蓋15的熱反射效果更佳。在圖I與圖2的實施例中，該熔料保溫蓋15的四個板體151之大小尺寸均相等，坩鍋11上方的熱屏蔽14系呈錐狀，因此，當熔料保溫蓋15在該容置通道141內(nèi)上下移動時(配合長晶的速度)，即可保持至少ー板體151的外周與熱屏蔽14的內(nèi)壁相靠近或貼合；如此，可進ー步地減少熱量自熔料保溫蓋15與該熱屏蔽14的內(nèi)壁間的縫隙泄露。在此，該板體151的外周與該熱屏蔽14的內(nèi)壁相貼合，其代表該板體151的外形輪廓應(yīng)搭配該熱屏蔽14的截面形狀而跟隨著設(shè)計或改變。還有，經(jīng)過多次的模擬實驗發(fā)現(xiàn)，間距(H)過大會造成熱對流上升，使得熱量散逸速度加快，不利于半導體長晶制程，因此熔料保溫蓋15的設(shè)計上在符合制造成本的前提下，其板體151的間距(H)越小越好，其較佳是小于30mm。 本案還有其它的實施例。請參圖3，圖3為本創(chuàng)作第二實施例之熔料保溫蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。以下，相同的組件標示以相同的編號，并不再贅述其結(jié)構(gòu)。如圖3所示，本實施例的熔料保溫蓋15系由四個不同大小的板體151所構(gòu)成，自上而下依次由大至小，如此，本圖式實施例的熔料保溫蓋15即可與圖I的錐狀熱屏蔽14相對應(yīng)并配合。具體的說，當加熱器12加熱時，可將本實施例的熔料保溫蓋15置于熱屏蔽14的容置通道141內(nèi)，使四個板體151的外周完全地與熱屏蔽14的內(nèi)壁相貼合。如此，可達更佳的絕熱效果。請參閱圖4，圖4為本創(chuàng)作第三實施例之半導體長晶爐的剖面示意圖。在本實施例中，熱屏蔽14呈圓筒狀，熔料保溫蓋15的多個板體151之截面均呈圓弧狀，半導體長晶爐I的正上方更設(shè)置有ー提拉裝置9，提拉裝置9透過ー牽引線91而拉動熔料保溫蓋15，使熔料保溫蓋15可配合晶體的向上成長而緩緩升起，且，當熔料保溫蓋15位于容置通道141內(nèi)時，三個板體151之外周亦完全地與熱屏蔽14的內(nèi)壁相貼合。在此，提拉裝置9可以是卷動式、拉動式、帶動式或任意其它型式，而拉動該牽引線91與熔料保溫蓋15，使其緩慢地向上移動。此外，經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)，板體151的直徑越大，其遮蔽面積較大，就越能達到較佳的熱反射效果。還有，多個板體151之大小相同(即板體151的直徑相等)，其保溫效果也較佳。當然，而單位體積內(nèi)的板體151層數(shù)越多,其熱反射也越好。綜上所述，本創(chuàng)作的熔料保溫蓋15與使用該熔料保溫蓋15的半導體長晶爐1，可減少長晶爐的坩鍋內(nèi)之熱量流失問題，用以提升加熱效率，縮短加熱エ時，節(jié)省能源，并降低半導體的生產(chǎn)成本，非常實用。本創(chuàng)作以實施例說明如上，然其并非用以限定本創(chuàng)作所主張之專利權(quán)利范圍。其專利保護范圍當視后附之申請專利范圍及其等同領(lǐng)域而定。凡本領(lǐng)域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或范圍內(nèi)，所作之更動或潤飾，均屬于本創(chuàng)作所掲示精神下所完成之等效改變或設(shè)計，且應(yīng)包含在下述之申請專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種熔料保溫蓋，其包括 復數(shù)個板體； 至少ー支撐件，該支撐件串接該復數(shù)個板體，使該些板體的面與面相間隔而對應(yīng)設(shè)置； 所以，該復數(shù)個板體用以反射熱輻射能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熔料保溫蓋，其特征是，這些板體等間距設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熔料保溫蓋，其特征是，這板體的截面呈圓弧狀或平板狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熔料保溫蓋，其特征是，這板體至少為2個。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熔料保溫蓋，其特征是，這板體的厚度為5mm±10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熔料保溫蓋，其特征是，這板體的至少其中一面呈鏡面結(jié)構(gòu)或光滑亮面結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熔料保溫蓋，其特征是，多個板體的鏡面結(jié)構(gòu)或光滑亮面結(jié)構(gòu)均朝向同一方向。
8.一種半導體長晶爐，其包括 一坩鍋； 至少ー加熱器，設(shè)置于坩鍋的鄰近周邊； 至少ー絕熱單元，包覆于加熱器與坩鍋外側(cè)； 一熱屏蔽，設(shè)置于坩鍋上方，熱屏蔽內(nèi)定義有一容置通道；以及如權(quán)利要求I至7之其中一項所述的熔料保溫蓋，熔料保溫蓋位于該容置通道內(nèi)呈往覆移動狀態(tài)，這些板體以其一面朝向該坩鍋； 所以，熔料保溫蓋用以反射熱輻射能量，降低熱能散失。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導體長晶爐，其特征是，這熱屏蔽呈圓筒狀或錐狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導體長晶爐，其特征是，至少ー板體的外周與該熱屏蔽的內(nèi)壁相貼合。
專利摘要本創(chuàng)作提供一種熔料保溫蓋與使用該熔料保溫蓋的半導體長晶爐，該半導體長晶爐包括有一坩鍋、至少一加熱器、至少一絕熱單元、一熱屏蔽及該熔料保溫蓋；該加熱器設(shè)置于坩鍋的鄰近周邊，該絕熱單元包覆于加熱器與該坩鍋外側(cè)，該熱屏蔽設(shè)置于坩鍋上方，該熱屏蔽內(nèi)定義有一容置通道；該熔料保溫蓋位于容置通道內(nèi)呈往覆移動狀態(tài)，該些板體以其一面朝向坩鍋；所以，該熔料保溫蓋用以反射熱輻射能量，降低熱能散失。
文檔編號H01L21/02GK202390563SQ201120462100
公開日2012年8月22日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者朱彥勛, 王志德 申請人:昆山中辰矽晶有限公司