具有能量回收的半导体制作的系统和方法技术方案

本发明专利技术可以在半导体加工操作过程中通过使用其上具有辐射屏蔽层的钟罩提供或促进能量回收操作，所述辐射屏蔽层由配置在所述钟罩的内表面上的含有镍的中间层和配置在所述中间层上的可以包括金层的反射层构成。所述反射层具有小于5%的发射率，更优选地，所述反射层具有小于约1%的发射率。来自反应室的热量可以用于减少一个或多个其他单元操作的热负荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制作半导体材料的系统和方法，尤其涉及在半导体制作过程中回收并利用热能以降低能耗的系统和方法。2.相关技术的讨论Koppl等人，在美国专利N0.4，173，944中，公开了一种镀银的气相沉积室。Chandra等人，在美国专利N0.6，365，225B1中，公开了一种用于块状多晶硅的化学气相沉积的冷壁反应器和方法。Wan等人，在美国专利申请公开2007/0251455A1中，公开了一种通过化学气相沉积来生产块状多晶硅的方法和工艺。Martin等人，在美国专利N0.4，579，080中，公开了一种用于化学气相沉积的感应加热的反应器系统。McNeilly，在美国专利N0.4，938，815中，公开了一种半导体基板加热器和反应器。
技术实现思路
本专利技术的一个或多个方面可以涉及一种半导体材料制作设施的化学气相沉积系统。所述化学气相沉积系统可以包括反应室，所述反应室具有底板和可紧固到所述底板上的钟罩。所述钟罩可以具有辐射屏蔽层，所述辐射屏蔽层由通常配置在所述钟罩的内表面上的镍层和通常配置在所述镍层上的金层构成。所述钟罩还可以包括冷却管道，所述冷却管道具有管道入口和管道出口，其中所述冷却管道与所述辐射屏蔽层热通信。所述系统还可以包括热交换器，所述热交换器在其第一热侧面与所述冷却管道流体连接并且进一步地在其第二热侧面与所述半导体材料制作设施的至少一个单元操作流体连接。所述辐射屏蔽层通常具有小于约5%的发射率。在根据本专利技术一些方面的一些实施方案中，所述热交换器通常通过冷却剂或冷却流体与所述辐射屏蔽层热连接，在某些情况下，所述冷却剂可以基本上由水组成。所述系统还可以包括一个或多个闪蒸槽，每个闪蒸槽可以具有入口和蒸汽出口，所述入口与所述冷却管道的管道出口流体连接，所述蒸汽出口与所述热交换器的交换器入口流体连接。所述热交换器可以具有交换器出口，所述交换器出口在所述闪蒸槽的上流流体连接。所述闪蒸槽可以具有冷凝物出口，所述冷凝物出口在所述冷却管道的管道入口的上流流体连接。所述系统还可以包括冷却器，所述冷却器在所述热交换器的下流和在某些情况下在所述冷却管道的管道入口的上流流体连接。在属于本专利技术一些方面的一些构造中，所述系统还可以包括至少一种多晶硅前体化合物的一个或多个源，所述一个或多个源中的每一个与所述反应室的反应物入口流体连接或可与其流体连接。本专利技术的一个或多个方面可以涉及一种在半导体制作设施中促进制作半导体材料的方法。所述方法可以包括提供包括反应室的化学气相沉积系统，所述反应室具有底板和可紧固到所述底板上的钟罩。所述钟罩通常包括辐射屏蔽层，所述辐射屏蔽层具有配置在所述钟罩的内表面上的镍层和配置在所述镍层上的金层。所述钟罩通常还包括冷却管道，所述冷却管道包括管道入口和管道出口。所述方法还可以包括将所述冷却管道流体连接到热交换器的第一热侧面，将所述热交换器的第二热侧面流体连接到所述半导体制作设施的至少一个单元操作。在某些情况下，将所述冷却管道流体连接到所述热交换器可以包括将所述热交换器的第一热侧面连接到至少一个闪蒸槽，并且在某些情况下，将至少一个闪蒸槽连接到所述冷却管道。在本专利技术的一些构造中，所述促进制作的方法还可以包括将冷却系统连接到所述冷却管道和所述闪蒸槽。本专利技术的一个或多个方面可以涉及一种化学气相沉积系统，所述化学气相沉积系统包括反应室，所述反应室具有底板和可紧固到所述底板上的钟罩。所述钟罩可以包括由配置在所述钟罩的内表面上的镍层构成的辐射屏蔽层，还可以包括配置在所述镍层上的金层。所述钟罩还可以包括冷却管道，所述冷却管道具有管道入口和管道出口，其中所述冷却管道与所述辐射屏蔽层热通信。本专利技术的一个或多个其他方面可以涉及一种在半导体制作设施的化学气相沉积设备中制作半导体材料的方法。所述化学气相沉积设备可以具有反应室，所述反应室至少部分地由钟罩限定，所述钟罩在其上具有辐射屏蔽层，所述辐射屏蔽层由配置在所述钟罩的内表面上的镍层和配置在所述镍层上的金层构成。所述制作半导体材料的方法可以包括:将前体反应物引入所述反应室中、将所述反应室中的细丝加热到足以促使所述前体反应物的至少一部分转化成半导体材料的温度以及将至少一部分热能从所述反应室转移到所述半导体制作设施的处理流体。本专利技术的一个或多个特定方面可以涉及一种制作作为半导体材料的多晶硅的方法。所述制作半导体材料的方法可以包括从所述反应室回收热能。本专利技术的一些构造可以涉及一种制作半导体材料的方法，其中从所述反应室回收热能包括促使向冷却剂的传热，以将所述辐射屏蔽层的温度保持在约200° (Γ约300° C。本专利技术的其他构造可以涉及一种制作半导体材料的方法，其中从所述反应室回收热能包括促使向所述冷却剂足量的传热，以将所述辐射屏蔽层的温度保持在约200° (Γ约250° C。本专利技术的其他构造可以涉及一种制作半导体材料的方法，其中从所述反应室回收热能包括使水经由与所述辐射屏蔽层热通信的冷却管道循环，并且其中从所述反应室转移至少一部分回收的热能包括在闪蒸器中将至少一部分水蒸发成闪发蒸汽，并且用所述闪发蒸汽加热所述处理流体。本专利技术的其他构造可以涉及一种制作半导体材料的方法，其中从所述反应室转移至少一部分热能包括将至少一部分冷却剂蒸发、将至少一部分蒸发的冷却剂转移到热交换器中以及在所述热交换器中将至少一部分蒸发的冷却剂冷凝。在本专利技术的涉及制作半导体材料的方法的一些构造中，转移至少一部分回收的热能包括在所述半导体制作设施的再沸器中加热所述处理流体。本专利技术的一个或多个方面可以涉及一种在化学气相沉积设备的反应室中生产多晶娃的方法。所述方法可以包括在小于50KW.hr/Kg生产的多晶娃的净反应室能耗速率下促使硅前体反应物转化成多晶硅，其中所述反应室至少部分地由钟罩限定，所述钟罩在其上具有辐射屏蔽层，所述辐射屏蔽层由配置在所述钟罩的内表面上的镍层和配置在所述镍层上的发射率低小于5%的金层构成。所述生产多晶硅的方法还可以包括将热能从所述反应室转移到多晶硅设施的热交换器。 在本专利技术的一些构造中，所述生产多晶硅的方法还可以包括调节冷却剂的至少一个操作条件，所述冷却剂配置成从所述反应室接收至少一部分热能。根据本专利技术的涉及生产多晶硅的方法的一些实施方案，调节冷却剂的至少一个操作条件可以包括调节流经冷却管道的冷却剂的流量，所述冷却管道在所述反应室和所述热交换器之间提供热通信。根据本专利技术的涉及生产多晶硅的方法的其他实施方案，调节冷却剂的至少一个操作条件可以包括在多晶硅的生产过程中将所述金层保持在约200° (Γ约300° C的最大温度下。附图说明各个附图不是按比例绘制的。在附图中，各图中示出的每个相同或几乎相同的部件用相同的附图标记表示。为清楚起见，在每个图中不是每个部件都被标号。在附图中:图1是根据本专利技术的一个或多个方面的化学气相沉积系统的示意图；图2是属于本专利技术的一个或多个方面的反应室的一部分的示意图；图3是示出根据本专利技术的一个或多个实施方案的辐射屏蔽层的显微照片的副本； 图4是根据本专利技术的一个或多个实施方案的具有辐射屏蔽层的钟罩的照片的副本；图5是不出在暴露于不同温度下的含有氢气和氮气的气体混合物约4小时后,在使用和未使用镍层的情况下具有金层的辐射屏蔽层的反射率下降的图表；图6是根据本专利技术的一个或多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.29 US 12/826,4461.一种半导体材料制作设施的化学气相沉积系统，所述化学气相沉积系统包括: 反应室，所述反应室具有底板和可紧固到所述底板上的钟罩，所述钟罩包括辐射屏蔽层，所述辐射屏蔽层由配置在所述钟罩的内表面上的镍层和配置在所述镍层上的金层构成，所述钟罩还包括冷却管道，所述冷却管道具有管道入口和管道出口，所述冷却管道与所述辐射屏蔽层热通信；以及 热交换器，所述热交换器在其第一热侧面与所述冷却管道流体连接并且进一步地在其第二热侧面与所述半导体材料制作设施的至少一个单元操作流体连接。2.按权利要求1所述的化学气相沉积系统，其中所述辐射屏蔽层具有小于约5%的发射率。3.按权利要求1所述的化学气相沉积系统，其中所述热交换器通过冷却剂与所述辐射屏蔽层热连接，所述冷却剂基本上由水组成。4.按权利要求1所述的化学气相沉积系统，还包括闪蒸槽，所述闪蒸槽具有入口和蒸汽出口，所述入口与所述冷却管道的管道出口流体连接，所述蒸汽出口与所述热交换器的交换器入口流体连接。5.按权利要求4所述的化学气相沉积系统，其中所述热交换器具有交换器出口，所述交换器出口在所述闪蒸槽的上流流体连接。6.按权利要求5所述的化学气相沉积系统，其中所述闪蒸槽具有冷凝物出口，所述冷凝物出口在所述冷却管道的管道入口上流流体连接。7.按权利要求6所述的化学气相沉积系统，还包括冷却器，所述冷却器在所述热交换器的下流和在所述冷却管道的管道入口的上流流体连接。8.按权利要求1所述的化学气相沉积系统，还包括至少一种多晶硅前体化合物的源，所述源可与所述反应室的反应物入口流体连接。9.一种在半导体制作设施中促进制作半导体材料的方法，所述方法包括: 提供包括反应室的化学气相沉积系统，所述反应室具有底板和可紧固到所述底板上的钟罩，所述钟罩包括辐射屏蔽层，所述辐射屏蔽层由配置在所述钟罩的内表面上的镍层和配置在所述镍层上的金层构成，所述钟罩还包括冷却管道，所述冷却管道具有管道入口和管道出口 ；以及 将所述冷却管道流体连接到热交换器的第一热侧面，将所述热交换器的第二热侧面流体连接到所述半导体制作设施的至少一个单元操作。10.按权利要求9所述的方法，其中将所述冷却管道流体连接到所述热交换器包括将所述热交换器的第一热侧面连接到闪蒸槽并且将所述闪蒸槽连接到所述冷却管道。11.按权利要求10所述的方法，还包括将冷却系统连接到所述冷却管道和所述闪蒸槽。12.一种化学气相沉积系统，所述化学气相沉积系统包括反应室，所述反应室具有底板和可紧固到所述底板上的钟罩，所述钟罩包括辐射屏蔽层，所述辐射屏蔽层由配置在所述钟罩的内表面上的镍层和配置在所述镍层上的金层构成，所述钟罩还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·C·古姆，查德·费罗，
申请(专利权)人：GTAT有限公司，
类型：
国别省市：