[发明专利]一种用于减少拉晶炉的热量散失的保温盖及拉晶炉

说明书

本发明实施例公开了一种用于减少拉晶炉的热量散失的保温盖及拉晶炉，所述保温盖呈圆环形的平板状并且包括：上盖板；下盖板，所述下盖板接合至所述上盖板使得所述上盖板与所述下盖板之间形成密闭空间；隔热材料，所述隔热材料填充在所述上盖板和所述下盖板之间形成的所述密闭空间中。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种用于减少拉晶炉的热量散失的保温盖及拉晶炉。

背景技术

单晶硅是大多数半导体元器件的基底材料，其中绝大多数的单晶硅都是通过直拉法制成的。在该方法中，通过将固态的多晶硅硅料放置在坩埚内并对坩埚进行加热使其中的多晶硅硅料融化，在直拉单晶硅棒过程中，首先让籽晶和熔融硅接触，使固液界面处的熔硅沿着籽晶冷却结晶，并通过缓慢拉出籽晶而生长，缩颈完成之后通过降低拉速和/或熔体温度来放大晶体生长直径直至达到目标直径；转肩之后，通过控制拉速和熔体温度使晶体生长进入“等径生长”阶段；最后，通过增大拉速和提高熔体温度使晶体生长面的直径逐步减小形成尾锥，直至最后晶体离开熔体表面，即完成了单晶硅棒的生长。

图1至图2具体地示出了现有的利用直拉法制备单晶硅棒SR的拉晶炉1A的示意图。如图1和图2中所示，该拉晶炉1A可以包括：

炉体10A，该炉体10A限定出炉体空腔FC；

坩埚20A，该坩埚20A设置在炉体10A限定出的炉体空腔FC底部并用于在制备单晶硅棒SR的初始阶段容纳固态的多晶硅硅料；

坩埚加热器30A，该坩埚加热器30A设置在坩埚20A的外周以对坩埚20A进行加热，从而使容纳在坩埚20A中的多晶硅硅料熔化成熔融硅MS；

炉体侧壁保温元件40A，该炉体侧壁保温元件40A设置在炉体10A的圆筒状炉体侧壁11A的内侧以减少由坩埚加热器30A产生的热量经由炉体侧壁11A散失；

倒锥筒状的导流筒50A，该导流筒50A设置在坩埚20A的上方以用于将比如氩气的惰性气体从上至下引导至坩埚20A中的熔融硅MS上方，其中，导流筒50A的顶部的径向尺寸小于炉体10A的径向尺寸并借助水平的导流筒保持架51A固定至炉体侧壁11A；

圆筒状的水冷套60A，该水冷套60A的径向尺寸小于导流筒50A的顶部的径向尺寸以便以在竖向方向上与导流筒50A交叠的方式设置在导流筒50A的上方，以用于对拉制出的单晶硅棒SR进行冷却；

圆环形的平板状保温盖70A，该保温盖70A为比如石墨制成的单层盖板，该保温盖70A以其外环缘74A与炉体侧壁11A接触并且其内环缘75A与水冷套60A接触的方式水平地设置在导流筒50A的导流筒保持架51A上方，以防止坩埚加热器30A产生的热量经由炉体10A的顶部散失。

坩埚加热器30A需要对坩埚20A加热到1400℃以上，因此炉体空腔FC中大量的热量会经由炉体侧壁11A以及炉体10A的顶部散失。对于热量经由炉体侧壁11A散失而言，由于目前使用的炉体侧壁保温元件40A中包括有比如隔热毡之类的隔热材料，因此能够得到较好的抑制。而对于热量经由炉体10A的顶部散失而言，目前尚未得到较好的抑制，以下进行详细描述。

热量经由炉体10A的顶部散失的路径可以分为两个部分：经由导流筒50A径向内侧散失以及经由导流筒50A径向外侧散失。对于经由导流筒50A径向内侧散失而言，由于导流筒50A从上至下对惰性气体进行引导，因此造成的热量散失较少。对于经由导流筒50A径向外侧散失而言，比如对于与导流筒保持架51A相对应的区域而言，防止热量散失则主要依靠保温盖70A，其中图1通过箭头示出了热量经由导流筒50A径向外侧的散失。