[发明专利]隔热笼以及具有其的铸锭炉

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种用于多晶材料铸锭炉中的隔热笼和采用该隔热笼的铸锭炉。

背景技术

在太阳能电池用多晶硅片的生产过程中，通常采用多晶硅铸锭炉使得硅熔体定向凝固，从而生成硅锭。

现有铸锭炉一般包括：上炉体；下炉体，所述下炉体与所述上炉体相配合且纵向可移动；设置在所述下炉体内的支撑装置，所述支撑装置上设置有坩埚；设置在所述坩埚的开口端的热屏，所述热屏的中心设有气体导入孔；至少一个加热器，所述加热器用于在所述下炉体和所述上炉体闭合时对所述坩埚进行加热；和隔热笼，所述隔热笼设置在所述上炉体内，并罩住所述至少一个加热器，且在竖直方向上可上下移动。

罩住所述铸锭炉的加热器和坩埚的隔热笼包括顶板和侧板，侧板的材质通常是炭毡材料，而顶板的材质主要是炭毡材料和碳-碳复合材料。现有技术的缺点是，无论是炭毡材料还是碳-碳复合材料，其热反射率低，因此造成加热器、坩埚及坩埚中硅熔体表面辐射到隔热笼的热量不能有效反射，从而造成大量的热量浪费。由于铸锭过程耗电量很大，一个450Kg的铸锭生产大约需要数千度电，因此即便是节电5％也会产生巨大的效益。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决目前多晶硅等半导体材料生长过程中由于隔热笼材料热反射率低造成的热量浪费的问题。

为解决以上问题，本发明一方面提出了一种隔热笼，用于多晶铸锭炉，所述隔热笼包括顶板和侧板，其特征在于，在所述顶板和/或侧板的内层的内侧形成有热反射层，其中，所述热反射层的材料选择成、对入射到所述热反射层上的热量的反射量大于将所述热量从内部入射到所述顶板和/或侧板的内层上时的反射量。

根据本发明的一个实施例，其中，所述热反射层由选自包括石墨、含硅化合物、耐2000℃金属、硼化物、碳化物、氮化物的组中的任一种或多种材料形成，所述含硅化合物包括碳化硅、氮化硅、硼化硅，所述耐2000℃金属包括钨、钼、钽、铌及其合金，所述硼化物包括碳化硼、氮化硼、硼化锆、硼化镧、硼化钛、硼化钽、硼化铬、硼化钨、硼化钼、硼化钒、硼化铌，所述碳化物包括碳化铬、碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化钨、碳化钼、碳化钛、碳化铌，所述氮化物包括氮化钛、氮化钨、氮化钼、氮化铬、氮化铌、氮化锆、氮化钽、氮化钒。

根据本发明的一个实施例，其中，所述热反射层的内表面的表面粗糙度小于25μm。

根据本发明的一个实施例，其中，所述热反射层由通过气相沉积方法而形成的膜构成。

根据本发明的一个实施例，其中，所述热反射层由垫衬构成。

根据本发明的一个实施例，其中，所述垫衬为多个，所述垫衬通过紧固件连接至所述隔热笼。

通过本发明实施例的内表面形成有热反射层的隔热笼，由于对入射到所述热反射层上的热量的反射量大于将所述热量入射到隔热笼的顶板和/或侧板的内层上时的反射量，从而可以将辐射到隔热笼的热量更多地反射回炉体内部，在一定程度上解决了热量浪费的问题，降低了热功耗。

另外，提高热反射层表面的光洁度，可以进一步提高该表面的热反射率。

进一步地，本发明提出了一种铸锭炉，包括：上炉体；下炉体，所述下炉体与所述上炉体相配合且纵向可移动；设置在所述下炉体内的支撑装置，所述支撑装置上设置有坩埚；设置在所述坩埚的开口端的热屏，所述热屏的中心设有气体导入孔；至少一个加热器，所述加热器用于在所述下炉体和所述上炉体闭合时对所述坩埚进行加热；和隔热笼，所述隔热笼设置在所述上炉体内，并罩住所述至少一个加热器，且在竖直方向上可上下移动，所述隔热笼包括顶板和侧板，其中，在所述顶板和/或侧板的内层的内侧形成有热反射层，所述热反射层的材料选择成、对入射到所述热反射层上的热量的反射量大于将所述热量入射到所述顶板和/或侧板的内层上时的反射量。

根据本发明实施例提出的铸锭炉，可通过隔热笼提高热反射率，从而降低热功耗，降低生产成本，经过试验证明本发明实施例的铸锭炉可节能5％以上。而且本发明实施例提出的铸锭炉不仅可以用于多晶硅的制备，也可用于定向凝固法生长单晶硅、锗或其他化合物半导体的制备。

本发明附加的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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1a显示了根据本发明的一个实施例的隔热笼顶板的横截面示意图；

图1b显示了根据本发明一个实施例的隔热笼顶板的、沿着图1a的方向A的平面图；