專利名稱：熔料保溫蓋與半導體長晶爐的制作方法
技術領域：
本創作是有關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：
以隨著電子業的科技進步，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，最終用以生產各式各樣的電子組件、芯片或內存上，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加熱、長晶而形成。一般而言，為了保持坩鍋內均勻的加熱效果，通常會將加熱器設置于此坩鍋的周邊，或者使該坩鍋成旋轉加熱狀態。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。這種可視需求而調整 高度的隔熱板之優點在于，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，在該坩鍋的周邊設置ー圓盤，并在該圓盤的下方面對熔融硅原料的一面設置有鏡面效果的反射結構，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，在坩鍋內腔室的上方設置ー加熱裝置，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，造成生產成本提升。因此，如何減少長晶爐的坩鍋內之熱量流失問題，用以提升加熱效率，縮短加熱エ時，節省能源，并降低半導體的生產成本，這是本領域具有通常知識者努的目標。
三、發明內容本創作主要目的減少長晶爐的坩鍋內之熱量流失問題，用以提升加熱效率，縮短加熱エ時，節省能源，并降低半導體的生產成本。為達上述及其它目的，本創作提供一種熔料保溫蓋，其包括有復數個板體及至少ー支撐件，該支撐件串接該復數個板體，使該些板體的面與面相間隔而對應設置；所以，該復數個板體用以反射熱輻射能量。為達上述及其它目的，本創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，該熱屏蔽設置于坩鍋上方，熱屏蔽內定義有一容置通道；熔料保溫蓋位于容置通道內呈往覆移動狀態，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構或光滑亮面結構，多個板體的鏡面結構或光滑亮面結構均朝向同一方向。綜上所述，本創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之熱量流失問題，用以提升加熱效率，縮短加熱エ時，節省能源，并降低半導體的生產成本，非常實用。為使能更進一歩了解本創作的特征及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本創作加以限制。 四
圖I為本創作第一實施例之半導體長晶爐的剖面示意圖。圖2為本創作第一實施例之熔料保溫蓋的結構示意圖。圖3為本創作第二實施例之熔料保溫蓋的結構示意圖。圖4為本創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，防止內部的熱量散逸離開該半導體長晶爐I。該熱屏蔽14設置于坩鍋11上方，該熱屏蔽14內定義有一容置通道141，熔料保溫蓋15位于容置通道141內可呈往覆移動的狀態。在制造半導體時，應首先在該坩鍋11內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鍵的ー環。請再同時參閱圖2，圖2為本創作第一實施例之熔料保溫蓋的結構示意圖。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設置。在本實施例中，該些板體151等間距設置,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內的熱量流失問題，提升加熱效率，本創作將熔料保溫蓋15設計成至少四個水平設置的板體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的內壁間的縫隙泄露。在此，該板體151的外周與該熱屏蔽14的內壁相貼合，其代表該板體151的外形輪廓應搭配該熱屏蔽14的截面形狀而跟隨著設計或改變。還有，經過多次的模擬實驗發現，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為本創作第二實施例之熔料保溫蓋的結構示意圖。以下，相同的組件標示以相同的編號，并不再贅述其結構。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，使四個板體151的外周完全地與熱屏蔽14的內壁相貼合。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內時，三個板體151之外周亦完全地與熱屏蔽14的內壁相貼合。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，經過多次實驗發現，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，而單位體積內的板體151層數越多,其熱反射也越好。綜上所述，本創作的熔料保溫蓋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之熱量流失問題，用以提升加熱效率，縮短加熱エ時，節省能源，并降低半導體的生產成本，非常實用。本創作以實施例說明如上，然其并非用以限定本創作所主張之專利權利范圍。其專利保護范圍當視后附之申請專利范圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或范圍內，所作之更動或潤飾，均屬于本創作所掲示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利范圍內。
權利要求1.一種熔料保溫蓋，其包括 復數個板體； 至少ー支撐件，該支撐件串接該復數個板體，使該些板體的面與面相間隔而對應設置； 所以，該復數個板體用以反射熱輻射能量。
2.根據權利要求I所述的熔料保溫蓋，其特征是，這些板體等間距設置。
3.根據權利要求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.根據權利要求I所述的熔料保溫蓋，其特征是，這板體至少為2個。
5.根據權利要求I所述的熔料保溫蓋，其特征是，這板體的厚度為5mm±10%。
6.根據權利要求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構或光滑亮面結構。
7.根據權利要求6所述的熔料保溫蓋，其特征是，多個板體的鏡面結構或光滑亮面結構均朝向同一方向。
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； 一熱屏蔽，設置于坩鍋上方，熱屏蔽內定義有一容置通道；以及如權利要求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呈往覆移動狀態，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.根據權利要求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.根據權利要求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壁相貼合。
專利摘要本創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，該熱屏蔽設置于坩鍋上方，該熱屏蔽內定義有一容置通道；該熔料保溫蓋位于容置通道內呈往覆移動狀態，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 優先權日2011年10月31日
發明者朱彥勛, 王志德 申請人:昆山中辰矽晶有限公司