半导体立式炉保温筒及半导体立式炉的制作方法

本技术属于半导体装置领域，具体涉及一种半导体立式炉保温筒及半导体立式炉。

背景技术：

1、半导体立式炉是用于晶圆加工(例如：热氧化、薄膜沉积、扩散掺杂、退火等)的一种工艺设备。硅片加工是一种非常精密的工艺，温度是硅片加工工艺中非常重要的指标，直接影响硅片膜厚的厚度和均匀性。

2、为保证立式炉的炉管腔室内温度的稳定，并提高保温效果，在立式炉内设置了保温筒，保温筒位于炉管的下部与炉管的炉门的连接，用于支撑石英舟，使炉管内部保温隔热。保温筒包括多片在垂直方向间隔设置形状尺寸相同的石英隔热片，实现保温隔热的效果。但是，由于隔热片的放置，会影响石英舟底部区域的晶圆承载位上晶圆受热，导致在薄膜沉积工艺中，石英舟底部的晶圆承载位上晶圆与其它晶圆承载位上晶圆相比，形成的膜层的厚度和均匀性显著降低，影响晶圆的良率。

3、为解决上述问题，现有技术中一般采用下述方法解决：一、在石英舟底部区域的晶圆承载位上放置晶圆假片(dummy wafer)替代产品晶圆，但晶圆假片的放置使立式炉的有效产能率降低15～25％；二、为补偿晶舟底部区域晶圆沉积薄膜的厚度，对炉管腔室进行分区加热温度设定，设定炉管腔室的加热温度从上到下呈梯度增大的趋势，但石英舟从上到下的热预算存在很大差异同样会影响晶圆的良率。

4、因此，亟需研究一种新的半导体立式炉保温筒，对石英舟底部区域的晶圆承载位上晶圆受热不产生影响或者影响较小，在增加半导体立式炉的有效产能率的同时不会影响晶圆的良率。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种半导体立式炉保温筒及半导体立式炉，以减小保温筒对石英舟底部区域的晶圆承载位上晶圆受热均匀性的影响，在不影响晶圆的良率的条件下，提高半导体立式炉的有效产能。

2、为了达到上述目的，本技术提供了一种半导体立式炉保温筒，包括：

3、底部隔热片、中间隔热片组、支撑杆和顶部隔热片，所述支撑杆为多个，所述支撑杆连接垂直方向间隔设置的所述底部隔热片和所述顶部隔热片；所述中间隔热片组中的隔热片数量为若干片，在垂直方向上间隔安装在所述底部隔热片和所述顶部隔热片之间的所述支撑杆上；

4、所述顶部隔热片为镂空结构，包括镂空孔；所述底部隔热片为实心结构；

5、所述保温筒中所有隔热片在水平面上的正投影的外轮廓都为圆形且同心。

6、可选的，所述中间隔热片组包括镂空隔热片组和/或实心隔热片组，所述镂空隔热片组位于所述实心隔热片组上方；

7、所述镂空隔热片组包括至少一片镂空隔热片，所述实心隔热片组包括至少一片实心隔热片。

8、可选的，所述中间隔热片组包括镂空隔热片组和实心隔热片组，每片所述镂空隔热片的形状尺寸均与所述顶部隔热片的形状尺寸相同，每片所述实心隔热片的形状尺寸均与所述底部隔热片的形状尺寸相同，所述顶部隔热片的外形尺寸与所述底部隔热片的外形尺寸相同。

9、可选的，所述镂空隔热片上设有一个镂空孔，所述镂空隔热片的镂空孔的中轴线与所述镂空隔热片的中轴线之间的距离小于2毫米。

10、可选的，所述镂空隔热片的镂空孔为圆柱形，所述镂空隔热片的镂空孔的水平截面圆形的半径范围为0～120毫米；

11、所述保温筒中所有隔热片的厚度均相同，厚度范围为3～8毫米；

12、所述中间隔热片组中的所述镂空隔热片的数量为2～9片，所述保温筒中隔热片的总数为6～17片。

13、可选的，所述中间隔热片组至少包括镂空隔热片组，所述保温筒中所有隔热片的厚度均相同；

14、所述镂空隔热片组包括从上至下设置的：至少一片第1镂空隔热片，至少一片第2镂空隔热片，…，以及至少一片第n镂空隔热片，其中，n大于等于1，n为所述镂空隔热片组中镂空隔热片的种类数量；

15、在n大于1时，所述第n镂空隔热片的镂空孔在水平截面的面积小于或等于第(n-1)镂空隔热片的镂空孔在水平截面的面积，且所述第1镂空隔热片的镂空孔在水平截面的面积小于或等于所述顶部隔热片的镂空孔在水平截面的面积。

16、可选的，所述镂空隔热片组中的每种所述镂空隔热片和所述顶部隔热片均分别设置一个圆柱形镂空孔，所述圆柱形镂空孔的水平截面圆形独立设定，半径范围为0～120毫米，即从上到下，所述保温筒中镂空隔热片的圆柱形镂空孔的孔径为从大到小排列的趋势。

17、可选的，所述保温筒中所有隔热片在水平面上的正投影的外轮廓重合，每种所述镂空隔热片的中轴线和所述镂空隔热片的圆柱形镂空孔的中轴线重合，且所述顶部隔热片的圆柱孔的中轴线与所述顶部隔热片的中轴线重合。

18、可选的，所述保温筒中所有隔热片的厚度均相同，厚度为3～8毫米。

19、可选的，所述中间隔热片组至少包括镂空隔热片组，所述镂空隔热片组包括从上至下设置的：至少一片第1镂空隔热片，至少一片第2镂空隔热片，…，以及至少一片第n镂空隔热片，其中，n大于等于1，n为所述镂空隔热片组中镂空隔热片的种类数量；

20、在n大于1时，所述第n镂空隔热片的镂空孔在水平截面的面积小于或等于第(n-1)镂空隔热片的镂空孔在水平截面的面积，且所述第1镂空隔热片的镂空孔在水平截面的面积小于或等于所述顶部隔热片的镂空孔在水平截面的面积；

21、所述第n镂空隔热片的厚度大于所述第(n-1)镂空隔热片的厚度，且所述第1镂空隔热片的厚度大于或等于所述顶部隔热片的厚度。

22、可选的，所述镂空隔热片组中的每种所述镂空隔热片和所述顶部隔热片均分别设置一个圆柱形镂空孔，所述圆柱形镂空孔的水平截面圆形独立设定，半径范围为0～120毫米，即从上到下，所述保温筒中镂空隔热片的圆柱形镂空孔的孔径为从大到小排列的趋势；

23、且，从上到下，所述保温筒中镂空隔热片的厚度为从薄到厚排列的趋势，所述顶部隔热片的厚度大于或等于1毫米，所述第n镂空隔热片的厚度小于或等于6毫米。

24、可选的，所述中间隔热片组至少包括实心隔热片组，所述实心隔热片组包括从上至下设置的：至少一片第1实心隔热片，至少一片第2实心隔热片，…，以及至少一片第m实心隔热片，其中，m大于等于1，m为所述实心隔热片组中实心隔热片的种类数量；

25、在m大于1时，所述第m实心隔热片的厚度大于或等于第(m-1)实心隔热片的厚度，且所述第m实心隔热片的厚度小于或等于所述底部隔热片的厚度；

26、所述第1实心隔热片的厚度大于或等于任意一片所述镂空隔热片的厚度。

27、可选的，所述实心隔热片组中的所有实心隔热片的厚度和所述底部隔热片的厚度均相同，且所述底部隔热片的厚度小于或等于10毫米。

28、可选的，从上到下，所述保温筒中实心隔热片的厚度为从薄到厚排列的趋势，且所述底部隔热片的厚度小于或等于10毫米。

29、可选的，所述保温筒中所有隔热片的材质均为石英。

30、可选的，所述中间隔热片组中的所有隔热片分别为可拆卸地安装在所述支撑杆上。

31、本技术还提供一种半导体立式炉，包括所述保温筒，石英舟和炉管；

32、所述石英舟安装在所述保温筒的上方，所述保温筒用于所述石英舟的保温和与所述炉管的炉门的连接。

33、本技术公开的半导体立式炉保温筒及半导体立式炉具有以下有益效果：

34、本技术中，半导体立式炉保温筒包括底部隔热片、中间隔热片组、顶部隔热片和支撑杆，支撑杆为多个且连接垂直方向间隔设置的底部隔热片和顶部隔热片，中间隔热片组中的隔热片数量为若干片，在垂直方向上间隔安装在支撑杆上，顶部隔热片为镂空结构，包括镂空孔，底部隔热片为实心结构，保温筒中所有隔热片在水平面上的正投影的外轮廓都为圆形且同心。由于顶部隔热片进行了镂空设计，顶部隔热片吸收石英舟底部晶圆热量减少，石英舟底部晶圆上形成的膜层的均匀性和厚度改善，石英舟底部的放置晶圆假片的位置可以放置产品晶圆，提高了半导体立式炉的有效产能。

35、此外，本技术中保温筒的部分隔热片为镂空结构，减小了保温筒对石英舟底部区域的晶圆承载位上晶圆受热均匀性的影响，与为补偿晶舟底部区域晶圆沉积薄膜的厚度，对炉管腔室进行分区加热温度设定，设定炉管腔室的加热温度从上到下呈梯度增大的趋势的方案相比，可取消采用温度梯度设定的方式，从而避免温度梯度设定导致的晶圆的良率下降。

36、本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。

37、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。