具有能量回收的半導(dǎo)體制作的系統(tǒng)和方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)可以在半導(dǎo)體加工操作過程中通過使用其上具有輻射屏蔽層的鐘罩提供或促進(jìn)能量回收操作，所述輻射屏蔽層由配置在所述鐘罩的內(nèi)表面上的含有鎳的中間層和配置在所述中間層上的可以包括金層的反射層構(gòu)成。所述反射層具有小于5%的發(fā)射率，更優(yōu)選地，所述反射層具有小于約1%的發(fā)射率。來自反應(yīng)室的熱量可以用于減少一個或多個其他單元操作的熱負(fù)荷。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及制作半導(dǎo)體材料的系統(tǒng)和方法，尤其涉及在半導(dǎo)體制作過程中回收并利用熱能以降低能耗的系統(tǒng)和方法。2.相關(guān)技術(shù)的討論Koppl等人，在美國專利N0.4，173，944中，公開了一種鍍銀的氣相沉積室。Chandra等人，在美國專利N0.6，365，225B1中，公開了一種用于塊狀多晶硅的化學(xué)氣相沉積的冷壁反應(yīng)器和方法。Wan等人，在美國專利申請公開2007/0251455A1中，公開了一種通過化學(xué)氣相沉積來生產(chǎn)塊狀多晶硅的方法和工藝。Martin等人，在美國專利N0.4，579，080中，公開了一種用于化學(xué)氣相沉積的感應(yīng)加熱的反應(yīng)器系統(tǒng)。McNeilly，在美國專利N0.4，938，815中，公開了一種半導(dǎo)體基板加熱器和反應(yīng)器。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一個或多個方面可以涉及一種半導(dǎo)體材料制作設(shè)施的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)。所述化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)可以包括反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有底板和可緊固到所述底板上的鐘罩。所述鐘罩可以具有輻射屏蔽層，所述輻射屏蔽層由通常配置在所述鐘罩的內(nèi)表面上的鎳層和通常配置在所述鎳層上的金層構(gòu)成。所述鐘罩還可以包括冷卻管道，所述冷卻管道具有管道入口和管道出口，其中所述冷卻管道與所述輻射屏蔽層熱通信。所述系統(tǒng)還可以包括熱交換器，所述熱交換器在其第一熱側(cè)面與所述冷卻管道流體連接并且進(jìn)一步地在其第二熱側(cè)面與所述半導(dǎo)體材料制作設(shè)施的至少一個單元操作流體連接。所述輻射屏蔽層通常具有小于約5%的發(fā)射率。在根據(jù)本專利技術(shù)一些方面的一些實施方案中，所述熱交換器通常通過冷卻劑或冷卻流體與所述輻射屏蔽層熱連接，在某些情況下，所述冷卻劑可以基本上由水組成。所述系統(tǒng)還可以包括一個或多個閃蒸槽，每個閃蒸槽可以具有入口和蒸汽出口，所述入口與所述冷卻管道的管道出口流體連接，所述蒸汽出口與所述熱交換器的交換器入口流體連接。所述熱交換器可以具有交換器出口，所述交換器出口在所述閃蒸槽的上流流體連接。所述閃蒸槽可以具有冷凝物出口，所述冷凝物出口在所述冷卻管道的管道入口的上流流體連接。所述系統(tǒng)還可以包括冷卻器，所述冷卻器在所述熱交換器的下流和在某些情況下在所述冷卻管道的管道入口的上流流體連接。在屬于本專利技術(shù)一些方面的一些構(gòu)造中，所述系統(tǒng)還可以包括至少一種多晶硅前體化合物的一個或多個源，所述一個或多個源中的每一個與所述反應(yīng)室的反應(yīng)物入口流體連接或可與其流體連接。本專利技術(shù)的一個或多個方面可以涉及一種在半導(dǎo)體制作設(shè)施中促進(jìn)制作半導(dǎo)體材料的方法。所述方法可以包括提供包括反應(yīng)室的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，所述反應(yīng)室具有底板和可緊固到所述底板上的鐘罩。所述鐘罩通常包括輻射屏蔽層，所述輻射屏蔽層具有配置在所述鐘罩的內(nèi)表面上的鎳層和配置在所述鎳層上的金層。所述鐘罩通常還包括冷卻管道，所述冷卻管道包括管道入口和管道出口。所述方法還可以包括將所述冷卻管道流體連接到熱交換器的第一熱側(cè)面，將所述熱交換器的第二熱側(cè)面流體連接到所述半導(dǎo)體制作設(shè)施的至少一個單元操作。在某些情況下，將所述冷卻管道流體連接到所述熱交換器可以包括將所述熱交換器的第一熱側(cè)面連接到至少一個閃蒸槽，并且在某些情況下，將至少一個閃蒸槽連接到所述冷卻管道。在本專利技術(shù)的一些構(gòu)造中，所述促進(jìn)制作的方法還可以包括將冷卻系統(tǒng)連接到所述冷卻管道和所述閃蒸槽。本專利技術(shù)的一個或多個方面可以涉及一種化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，所述化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)包括反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有底板和可緊固到所述底板上的鐘罩。所述鐘罩可以包括由配置在所述鐘罩的內(nèi)表面上的鎳層構(gòu)成的輻射屏蔽層，還可以包括配置在所述鎳層上的金層。所述鐘罩還可以包括冷卻管道，所述冷卻管道具有管道入口和管道出口，其中所述冷卻管道與所述輻射屏蔽層熱通信。本專利技術(shù)的一個或多個其他方面可以涉及一種在半導(dǎo)體制作設(shè)施的化學(xué)氣相沉積設(shè)備中制作半導(dǎo)體材料的方法。所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備可以具有反應(yīng)室，所述反應(yīng)室至少部分地由鐘罩限定，所述鐘罩在其上具有輻射屏蔽層，所述輻射屏蔽層由配置在所述鐘罩的內(nèi)表面上的鎳層和配置在所述鎳層上的金層構(gòu)成。所述制作半導(dǎo)體材料的方法可以包括:將前體反應(yīng)物引入所述反應(yīng)室中、將所述反應(yīng)室中的細(xì)絲加熱到足以促使所述前體反應(yīng)物的至少一部分轉(zhuǎn)化成半導(dǎo)體材料的溫度以及將至少一部分熱能從所述反應(yīng)室轉(zhuǎn)移到所述半導(dǎo)體制作設(shè)施的處理流體。本專利技術(shù)的一個或多個特定方面可以涉及一種制作作為半導(dǎo)體材料的多晶硅的方法。所述制作半導(dǎo)體材料的方法可以包括從所述反應(yīng)室回收熱能。本專利技術(shù)的一些構(gòu)造可以涉及一種制作半導(dǎo)體材料的方法，其中從所述反應(yīng)室回收熱能包括促使向冷卻劑的傳熱，以將所述輻射屏蔽層的溫度保持在約200° (Γ約300° C。本專利技術(shù)的其他構(gòu)造可以涉及一種制作半導(dǎo)體材料的方法，其中從所述反應(yīng)室回收熱能包括促使向所述冷卻劑足量的傳熱，以將所述輻射屏蔽層的溫度保持在約200° (Γ約250° C。本專利技術(shù)的其他構(gòu)造可以涉及一種制作半導(dǎo)體材料的方法，其中從所述反應(yīng)室回收熱能包括使水經(jīng)由與所述輻射屏蔽層熱通信的冷卻管道循環(huán)，并且其中從所述反應(yīng)室轉(zhuǎn)移至少一部分回收的熱能包括在閃蒸器中將至少一部分水蒸發(fā)成閃發(fā)蒸汽，并且用所述閃發(fā)蒸汽加熱所述處理流體。本專利技術(shù)的其他構(gòu)造可以涉及一種制作半導(dǎo)體材料的方法，其中從所述反應(yīng)室轉(zhuǎn)移至少一部分熱能包括將至少一部分冷卻劑蒸發(fā)、將至少一部分蒸發(fā)的冷卻劑轉(zhuǎn)移到熱交換器中以及在所述熱交換器中將至少一部分蒸發(fā)的冷卻劑冷凝。在本專利技術(shù)的涉及制作半導(dǎo)體材料的方法的一些構(gòu)造中，轉(zhuǎn)移至少一部分回收的熱能包括在所述半導(dǎo)體制作設(shè)施的再沸器中加熱所述處理流體。本專利技術(shù)的一個或多個方面可以涉及一種在化學(xué)氣相沉積設(shè)備的反應(yīng)室中生產(chǎn)多晶娃的方法。所述方法可以包括在小于50KW.hr/Kg生產(chǎn)的多晶娃的凈反應(yīng)室能耗速率下促使硅前體反應(yīng)物轉(zhuǎn)化成多晶硅，其中所述反應(yīng)室至少部分地由鐘罩限定，所述鐘罩在其上具有輻射屏蔽層，所述輻射屏蔽層由配置在所述鐘罩的內(nèi)表面上的鎳層和配置在所述鎳層上的發(fā)射率低小于5%的金層構(gòu)成。所述生產(chǎn)多晶硅的方法還可以包括將熱能從所述反應(yīng)室轉(zhuǎn)移到多晶硅設(shè)施的熱交換器。 在本專利技術(shù)的一些構(gòu)造中，所述生產(chǎn)多晶硅的方法還可以包括調(diào)節(jié)冷卻劑的至少一個操作條件，所述冷卻劑配置成從所述反應(yīng)室接收至少一部分熱能。根據(jù)本專利技術(shù)的涉及生產(chǎn)多晶硅的方法的一些實施方案，調(diào)節(jié)冷卻劑的至少一個操作條件可以包括調(diào)節(jié)流經(jīng)冷卻管道的冷卻劑的流量，所述冷卻管道在所述反應(yīng)室和所述熱交換器之間提供熱通信。根據(jù)本專利技術(shù)的涉及生產(chǎn)多晶硅的方法的其他實施方案，調(diào)節(jié)冷卻劑的至少一個操作條件可以包括在多晶硅的生產(chǎn)過程中將所述金層保持在約200° (Γ約300° C的最大溫度下。附圖說明各個附圖不是按比例繪制的。在附圖中，各圖中示出的每個相同或幾乎相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示。為清楚起見，在每個圖中不是每個部件都被標(biāo)號。在附圖中:圖1是根據(jù)本專利技術(shù)的一個或多個方面的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的示意圖；圖2是屬于本專利技術(shù)的一個或多個方面的反應(yīng)室的一部分的示意圖；圖3是示出根據(jù)本專利技術(shù)的一個或多個實施方案的輻射屏蔽層的顯微照片的副本； 圖4是根據(jù)本專利技術(shù)的一個或多個實施方案的具有輻射屏蔽層的鐘罩的照片的副本；圖5是不出在暴露于不同溫度下的含有氫氣和氮氣的氣體混合物約4小時后,在使用和未使用鎳層的情況下具有金層的輻射屏蔽層的反射率下降的圖表；圖6是根據(jù)本專利技術(shù)的一個或多本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.06.29 US 12/826,4461.一種半導(dǎo)體材料制作設(shè)施的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，所述化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)包括: 反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有底板和可緊固到所述底板上的鐘罩，所述鐘罩包括輻射屏蔽層，所述輻射屏蔽層由配置在所述鐘罩的內(nèi)表面上的鎳層和配置在所述鎳層上的金層構(gòu)成，所述鐘罩還包括冷卻管道，所述冷卻管道具有管道入口和管道出口，所述冷卻管道與所述輻射屏蔽層熱通信；以及 熱交換器，所述熱交換器在其第一熱側(cè)面與所述冷卻管道流體連接并且進(jìn)一步地在其第二熱側(cè)面與所述半導(dǎo)體材料制作設(shè)施的至少一個單元操作流體連接。2.按權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，其中所述輻射屏蔽層具有小于約5%的發(fā)射率。3.按權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，其中所述熱交換器通過冷卻劑與所述輻射屏蔽層熱連接，所述冷卻劑基本上由水組成。4.按權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，還包括閃蒸槽，所述閃蒸槽具有入口和蒸汽出口，所述入口與所述冷卻管道的管道出口流體連接，所述蒸汽出口與所述熱交換器的交換器入口流體連接。5.按權(quán)利要求4所述的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，其中所述熱交換器具有交換器出口，所述交換器出口在所述閃蒸槽的上流流體連接。6.按權(quán)利要求5所述的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，其中所述閃蒸槽具有冷凝物出口，所述冷凝物出口在所述冷卻管道的管道入口上流流體連接。7.按權(quán)利要求6所述的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，還包括冷卻器，所述冷卻器在所述熱交換器的下流和在所述冷卻管道的管道入口的上流流體連接。8.按權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，還包括至少一種多晶硅前體化合物的源，所述源可與所述反應(yīng)室的反應(yīng)物入口流體連接。9.一種在半導(dǎo)體制作設(shè)施中促進(jìn)制作半導(dǎo)體材料的方法，所述方法包括: 提供包括反應(yīng)室的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，所述反應(yīng)室具有底板和可緊固到所述底板上的鐘罩，所述鐘罩包括輻射屏蔽層，所述輻射屏蔽層由配置在所述鐘罩的內(nèi)表面上的鎳層和配置在所述鎳層上的金層構(gòu)成，所述鐘罩還包括冷卻管道，所述冷卻管道具有管道入口和管道出口 ；以及 將所述冷卻管道流體連接到熱交換器的第一熱側(cè)面，將所述熱交換器的第二熱側(cè)面流體連接到所述半導(dǎo)體制作設(shè)施的至少一個單元操作。10.按權(quán)利要求9所述的方法，其中將所述冷卻管道流體連接到所述熱交換器包括將所述熱交換器的第一熱側(cè)面連接到閃蒸槽并且將所述閃蒸槽連接到所述冷卻管道。11.按權(quán)利要求10所述的方法，還包括將冷卻系統(tǒng)連接到所述冷卻管道和所述閃蒸槽。12.一種化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，所述化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)包括反應(yīng)室，所述反應(yīng)室具有底板和可緊固到所述底板上的鐘罩，所述鐘罩包括輻射屏蔽層，所述輻射屏蔽層由配置在所述鐘罩的內(nèi)表面上的鎳層和配置在所述鎳層上的金層構(gòu)成，所述鐘罩還包...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：杰弗里·C·古姆，查德·費(fèi)羅，
申請(專利權(quán))人：GTAT有限公司，
類型：
國別省市：