AT526636A1 - Verfahren zur Herstellung eines Saphir-Einkristalls mit verbesserter Ablösung von einem Schmelztiegel - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Züchten zumindest eines künstlich hergestellten Saphir-Einkristalls (2‘‘), bei dem ein Schmelztiegel (1) bereitgestellt wird, der Schmelztiegel (1) mit einem Rohmaterial (2) für den Saphir-Einkristall (2‘‘) befüllt wird, das Rohmaterial (2) aufgeschmolzen wird und der Saphir-Einkristall (2‘‘) gezüchtet wird. Der Schmelztiegel (1) weist dabei einen thermischen Ausdehnungskoeffizient auf, welcher sich um zumindest 5% vom thermischen Ausdeh- nungskoeffizient des Saphir-Einkristalls (2‘‘) unterscheidet.
Description
gezüchtet wird.
Beispielsweise werden solche Einkristalle für die Herstellung von Wafern in der Halbleitertechnik eingesetzt. Bekanntlich sind die Qualitätsanforderungen dabei sehr hoch, sodass im Stand der Technik unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen zu deren Herstellung beschrieben wurden. Eine Verfahrensart sieht dabei die Bereitstellung und das Aufschmelzen eines Rohmaterials für den Einkristall in einem Schmelztiegel vor. Der Einkristall wird dann durch kontrollierte Abkühlung der Schmelze im Schmelztiegel selbst erzeugt. Die hierfür verwendeten Vorrich-
tungen sind unterschiedlich ausgestaltet.
Die WO 2015 067552 A1 beschreibt beispielsweise eine Vorrichtung zur Herstellung eines oder mehrerer Saphir-Einkristalle, umfassend eine Kammer, einen darin angeordneten Schmelztiegel, in dem die Aluminiumoxidschmelze enthalten ist, sowie eine Heizung, die außerhalb des Schmelztiegels angeordnet ist, um den
Schmelztiegel zu erhitzen.
Problematisch ist dabei, dass sich der Einkristall nach dem Erstarren mitunter nur sehr schwer vom Schmelztiegel lösen lässt und der Schmelztiegel beim Entfernen des Einkristalls häufig Schaden nimmt oder sogar so stark zerstört wird, dass er
kein weiteres Mal verwendet werden kann.
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tiegels verringert oder nach Möglichkeit ganz vermieden werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem der Schmelztiegel einen thermischen Ausdehnungskoeffizient aufweist, welcher sich um zumindest 5% vom thermischen Ausdehnungskoeffizient
des Saphir-Einkristalls unterscheidet.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird das Lösen des Einkristalls vom Schmelztiegel erleichtert, und Beschädigungen des Schmelztiegels werden verringert oder sogar ganz vermieden. Der Schmelztiegel kann daher mehrmals für die
Herstellung des zumindest einen Einkristalls eingesetzt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau
mit den Figuren.
In einer günstigen Verfahrensvariante ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Schmelztiegels größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient des SaphirEinkristalls, wobei der Schmelztiegel nach dem Abkühlen des Saphir-Einkristalls nochmals erhitzt wird und der Saphir-Einkristall aus dem erhitzten Schmelztiegel entfernt wird. Nach dem Erstarren des Saphir-Einkristalls wird der Schmelztiegel bei dieser Verfahrensvariante nochmals erhitzt und dehnt sich dabei stärker aus als der Saphir. Dadurch wird das Ablösen des Saphirs erleichtert, und dieser kann somit auf einfachere Weise aus dem Schmelztiegel entfernt werden, ohne dass es
zu Beschädigungen des Saphirs und des Schmelztiegels kommt.
Insbesondere kann ein Temperaturgradient beim nochmalige Erhitzen des Schmelztiegels zumindest 20°C/min betragen. Dadurch bleibt der Saphir-Einkristall gegenüber dem Schmelztiegel kühler und dehnt sich dadurch noch weniger
aus, wodurch die Ablösung vom Schmelztiegel weiter begünstigt wird.
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wodurch die Ablösung vom Schmelztiegel ebenfalls begünstigt wird.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Schmelztiegels kleiner ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Saphir-Einkristalls und der Saphir-Einkristall (direkt) nach dem Abkühlen beziehungsweise Erstarren aus dem Schmelztiegel entfernt wird. Bei dieser Verfahrensvariante werden die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten dahingehend genutzt, dass sich der Saphir schon beim Abkühlen und Kristallisieren stärker zusammenzieht als der Schmelztiegel. Dadurch wird das Ablösen des Saphirs ebenfalls erleichtert, und dieser kann somit auf einfachere Weise aus dem Schmelztiegel entfernt werden, ohne dass es zu Beschädigungen des Saphirs und des Schmelztiegels kommt. Vorteilhaft braucht der Schmelztiegel bei dieser Ver-
fahrensvariante nicht nochmals erhitzt werden.
Günstig ist es weiterhin, wenn vor dem Befüllen des Schmelztiegels mit dem Rohmaterial ein Keimkristall im Bodenbereich des Schmelztiegels angeordnet wird oder als Boden des Schmelztiegels vorgesehen wird. Auf diese Weise lassen sich
besonders hochwertige Einkristalle erzeugen.
Günstig ist es auch, wenn zwischen dem Boden des Schmelztiegels und dem Keimkristall eine Zwischenschicht aus einer Diborid-Verbindung vorgesehen wird. Auch dadurch wird die Ablösung des Saphir-Einkristalls vom Schmelztiegel weiter begünstigt. Insbesondere kann die Diborid-Verbindung Zirkoniumdiborid (ZrB2), Titandiborid (TiB2), Hafniumdiborid (HfB2), etc aufweisen oder daraus bestehen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine kristallographische a-Achse, c-Achse, mAchse oder r-Achse des Keimkristalls entsprechend einer sich in Richtung der Höhe der Tiegelwand erstreckende Längsachse des Schmelztiegels ausgerichtet wird und der Schmelztiegel einen thermischen Ausdehnungskoeffizient
von < 4,25.10$ K oder > 5,2510 K“ aufweist. Ein Saphir weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizient senkrecht zur c-Achse von 5,00.10%© K" auf, Durch
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Schmelztiegel in einer Richtung senkrecht zur c-Achse gewährleistet.
Alternativ ist es auch von Vorteil, wenn eine kristallographische a-Achse, c-Achse, m-Achse oder r-Achse des Keimkristalls normal auf eine sich in Richtung der Höhe der Tiegelwand erstreckende Längsachse des Schmelztiegels ausgerichtet wird und der der Schmelztiegel einen thermischen Ausdehnungskoeffizient
von < 6,35.10%© K oder > 7,05-10$ K aufweist. Ein Saphir weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizient in Richtung der c-Achse von 6,70-10® K“ auf, Durch die vorgeschlagenen Werte wird eine Ablösung des Saphir-Einkristalls vom Schmelztiegel auch bei dieser Ausrichtung der kristallographische a-Achse oder c-
Achse gewährleistet.
Günstig ist es schließlich auch, wenn ein Schmelztiegel eingesetzt wird, bei dem das Verhältnis zwischen einer Wanddicke und einer Bodendicke im Bereich von 0,5 bis 1,0 liegt. Auch dies begünstigt die Ablösung des Saphir-Einkristalls
vom Schmelztiegel
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden
Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 die Bereitstellung eines Schmelztiegels in einem Verfahren zum Herstellen
des Einkristalls; Fig. 2 die Befüllung des Schmelztiegels; Fig. 3 das Aufschmelzen des Rohmaterials; Fig. 4 das Züchten des Einkristalls; Fig. 5 das nochmalige Erhitzen des Schmelztiegels;
Fig. 6 die Ablösung des Saphir-Einkristalls vom Schmelztiegels aufgrund unter-
schiedlicher thermischer Ausdehnung;
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Fig. 8 eine Anordnung eines Heizelements rund um den Schmelztiegel; Fig. 9 einen Keimkristall im Bodenbereich des Schmelztiegels und
Fig. 10 einen Keimkristall, welcher den Boden des Schmelztiegels bildet.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen sind, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Indizes. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen können sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen beziehungsweise gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und bei einer Lageänderung sinngemäß auf die
neue Lage zu übertragen.
Die Fig. 1 bis 7 illustrieren ein Verfahren zum Züchten zumindest eines künstlich hergestellten Saphir-Einkristalls. Die synthetische oder künstliche Herstellung des Einkristalls erfolgt ausgehend von einem Roh- oder Basismaterial, welches eine
stückige, körnige bis hin zu einer pulverförmigen Struktur aufweisen kann.
In einem ersten, in Fig. 1 dargestellten Schritt wird der Schmelztiegel 1 bereitgestellt. In einem zweiten, in Fig. 2 dargestellten Schritt wird der Schmelztiegel 1 mit einem Rohmaterial 2 für den Einkristall befüllt. Es können dabei verschieden große oder verschieden geformte Stücke zur Erreichung eines besseren Füllgrads des Schmelztiegels 1 verwendet werden. In einem weiteren, in Fig. 3 dargestellten Schritt wird das Rohmaterial 2 durch Erhitzen des Schmelztiegels 1 aufgeschmolzen. Insbesondere kann der Schmelztiegel 1 hierfür auch in einem Ofen angeordnet werden. Es entsteht die Schmelze 2‘. In einem weiteren Schritt wird der Einkristall 2“ gezüchtet. Fig. 4 zeigt dazu den abgekühlten und erstarrten Einkris-
tall 2“.
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talls 2“ eingesetzt werden.
In einer ersten Verfahrensvariante ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Schmelztiegels 1 kleiner ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Saphir-Einkristalls 2“, und der Saphir-Einkristall 2“ wird (direkt) nach dem Abkühlen beziehungsweise Erstarren aus dem Schmelztiegel 1 entfernt. Durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zieht sich der der Saphir-Einkristall 2“ stärker zusammen als der Schmelztiegel 1, sodass es zu einer Ablösung des Saphir-Einkristalls 2“ vom Schmelztiegel 1 kommt, so wie das in der Fig. 6 dargestellt ist. Der Saphir-Einkristall 2“ kann in Folge leicht aus dem Schmelztiegel 1 entnom-
men werden, so wie das in der Fig. 7 illustriert ist.
In einer zweiten Ausführungsvariante ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Schmelztiegels 1 größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Saphir-Einkristalls 2“, und der Schmelztiegel 1 wird nach dem Abkühlen des SaphirEinkristalls 2“ nochmals erhitzt, bevor der Saphir-Einkristall 2‘ aus dem erhitzten Schmelztiegel 1 entfernt wird. Dieser Verfahrensschritt ist in der Fig. 5 illustriert. Durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten dehnt sich der der Schmelztiegel 1 stärker aus als der Saphir-Einkristall 2“, sodass es wiederum zu einer Ablösung des Saphir-Einkristalls 2“ vom Schmelztiegel 1 kommt, so wie das in der Fig. 6 dargestellt ist. Der Saphir-Einkristall 2“ kann in Folge wiederum leicht aus dem Schmelztiegel 1 entnommen werden, so wie das in der Fig. 7 illustriert
ist.
Vorteilhaft beträgt ein Temperaturgradient beim nochmalige Erhitzen des Schmelztiegels 1 zumindest 20°C/min. Dadurch bleibt der Saphir-Einkristall 2‘ gegenüber dem Schmelztiegel 1 kühler und dehnt sich dadurch nur wenig aus,
wodurch dessen Ablösung vom Schmelztiegel 1 weiter begünstigt wird.
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ebenfalls begünstigt wird.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird das Lösen des Saphir-Einkristalls 2“ vom Schmelztiegel 1 erleichtert, und Beschädigungen des Schmelztiegels 1 werden verringert oder sogar ganz vermieden. Der Schmelztiegel 1 kann daher mehrmals für die Herstellung eines Saphir-Einkristalls 2“ eingesetzt werden. Denkbar ist grundsätzlich aber auch, dass der Schmelztiegel 1 bei der Entnahme des Saphir-Einkristalls 2“ zerstört wird, um den Saphir-Einkristalls 2“ gegebenenfalls zu
schonen.
Der Schmelztiegel 1 ist in diesem Beispiel einteilig und weist eine Topfform auf. Denkbar wäre aber auch, dass der Schmelztiegel 1 mehrteilig aufgebaut ist und einen Boden und eine gesonderte Tiegelwand aufweist (siehe auch Fig. 10). Weiterhin wird angemerkt, dass die Neigung der Tiegelwände zwar vorteilhaft ist, diese aber grundsätzlich auch rechtwinkelig zum Boden beziehungsweise vertikal
ausgerichtet sein können.
Die Tiegelwand ist grundsätzlich rohrförmig ausgebildet und kann die unterschiedlichsten Querschnittformen bezüglich der Längsachse aufweisen. Die Querschnittsform der Tiegelwand hängt vom Querschnitt des herzustellenden Kristalls ab. So kann der Innenquerschnitt z.B. rund, oval oder mehreckig ausgebildet sein. Der mehreckige Querschnitt kann z.B. von einem Quadrat, einem Rechteck, ei-
nem Fünfeck, Sechseck, Achteck oder dergleichen gebildet sein.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der obere Endbereich des Schmelztiegels 1 offen ausgebildet. Es kann aber auch ein Deckel für den Schmelztiegel 1 vorgese-
hen sein.
Es sei an dieser Stelle der Vollständigkeit halber auch erwähnt, dass eine Vorrich-
tung zur Herstellung eines Einkristalls neben dem Schmelztiegel 1 noch weitere
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Stand der Technik verwiesen.
Der synthetisch hergestellte Saphir-Einkristall 2“ weist einen Härtewert von 9 auf der Mohs-Skala auf. Darüber hinaus weisen daraus hergestellte Produkte, wie z.B. Wafer, Uhrgläser, Gehäuse, Leuchtdioden oder dergleichen, eine hohe Kratzfestigkeit auf. Der fertige Einkristall 2“ kann beispielsweise einen Durchmesser von 5 cm und mehr, insbesondere bis zu 50 cm, und eine Höhe von 5 cm und mehr, insbesondere bis zu 80 cm, aufweisen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass diese Werte der Veranschaulichung dienen und den Schutzumfang nicht beschränkend verstanden werden sollen. Durch Schneiden lässt sich der erhaltene Einkristall 2“ in Wafer schneiden, die im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet sind. Bevorzugt werden Kristalle mit glasklaren Eigenschaften oder aber auch je nach Zusatz-
stoff mit farbigem Aussehen gebildet.
Fig. 8 zeigt schematisch, wie das Rohmaterial 2 durch Erhitzen des Schmelztiegels 1 aufgeschmolzen werden kann. Konkret ist hierfür ein Heizelement 3 um den Schmelztiegel 1 herum angeordnet. Denkbar wäre natürlich auch, dass weitere Heizelemente im Bodenbereich oder über der Öffnung (oder über einem optionalen Deckel) des Schmelztiegels 1 vorgesehen sind. Die Heizelemente 3 können dem Stand der Technik entsprechend beispielsweise als Widerstandsheizelemente oder als induktive Heizelemente ausgebildet sein. Wie bereits erwähnt, kann der Schmelztiegel 1 beim Erhitzen auch in einem Ofen angeordnet werden. Selbstverständlich können auch mehrere Schmelztiegel 1 gleichzeitig in einem Ofen angeordnet werden, um gleichzeitig mehrere Einkristalle 2‘ herzustellen. In gleicher Weise wie das Heizelement 3 kann auch ein Kühlelement oder ein kombiniertes Heiz/Kühlelement und en Schmelztiegel 1 angeordnet sein. Durch eine Kühlfunktion kann das Abkühlen der Schmelze 2‘ beziehungsweise des Einkris-
talls 2“ beschleunigt werden.
Vor dem Aufheizen und Schmelzen des Rohmaterials 2 kann ein Spülen des
Ofens bzw. der Kammer des Ofens, in welcher sich der Schmelztiegel 1 befindet,
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abgepumpten Gases bestimmt werden.
Denkbar ist auch, dass vor dem Befüllen des Schmelztiegels 1 mit dem Rohmaterial 2 ein Keimkristall 4 im Bodenbereich des Schmelztiegels 1 angeordnet wird, so wie das in der Fig. 9 schematisch dargestellt ist. Alternativ kann der Keimkristall 4 auch als Boden des Schmelztiegels 1 vorgesehen sein, so wie das in der Fig. 10 schematisch dargestellt ist. Der Schmelztiegel 1 umfasst dann den Keimkristall 4
und die Tiegelwand 6.
Der Keimkristall 4 kann den Boden des Schmelztiegels 1 vollständig oder teilweise bedecken beziehungsweise vollständig oder teilweise bilden. Bildet der Keimkristall 4 den Boden des Schmelztiegels 1, dann kann er die Tiegelwand 6 auch seitlich überragen. Ist der Keimkristall 4 kleiner als eine Innenabmessung des Schmelztiegels 1, dann kann dieser an einem nach innen ragenden Rand oder auf
nach innen ragenden Fortsätzen der Tiegelwand 6 gelagert werden.
Von Vorteil ist es bei einer Anordnung nach Fig. 9, wenn zwischen dem Boden des Schmelztiegels 1 und dem Keimkristall 4 eine Zwischenschicht 5 aus einer Diborid-Verbindung vorgesehen wird. Dadurch wird die Ablösung des Saphir-Einkristalls 2“ vom Schmelztiegel 1 weiter begünstigt. Insbesondere kann die DiboridVerbindung Zirkoniumdiborid (ZrB2), Titandiborid (TiB2), Hafniumdiborid (HfB2),
etc. aufweisen oder daraus bestehen.
Für das Züchten eines Saphir-Einkristalls 2“ wird ein Saphir-Keimkristall 4 eingesetzt, der bereits zuvor künstlich hergestellt wurde. Beim Aufschmelzen des Rohmaterials 2 wird auch der Keimkristall 4 zumindest teilweise (oder auch ganz) aufgeschmolzen und bildet mit der Schmelze 2‘ bei fortschreitender Abkühlung und Kristallisation einen zusammengehö6örigen, einstückigen Saphir-Einkristall 2‘. Eine Plattenstärke des Keimkristalls 4 kann insbesondere in einem Bereich von 0,5
bis 5 mm liegen.
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Generell ist es von Vorteil, wenn ein Schmelztiegel 1 eingesetzt wird, bei dem das Verhältnis zwischen einer Wanddicke a und einer Bodendicke b im Bereich von 0,5 bis 1,0 liegt. Dies begünstigt die Ablösung des Saphir-Einkristalls 2“ vom
Schmelztiegel 1.
Ist der Keimkristall 4 glasklar bis durchsichtig ausgebildet, besteht die Möglichkeit durch den Keimkristall 4 hindurch Messungen in den Innenraum des Schmelztiegels 1 vorzunehmen. Ein hierzu vorgesehener Sensor kann beispielsweise dafür ausgebildet sein, die relative Lage einer Grenzschicht zwischen dem erstarrten Einkristall 2“ und der sich noch oberhalb befindlichen Schmelze 2‘ und/oder die Lage der Oberfläche der Schmelze 2‘ zu ermitteln. Sollte z.B. eine Fehlkristallisation und/oder eine Qualitätsabweichung festgestellt werden, kann der weitere Kristallisationsvorgang und das Aufschmelzen des Rohmaterials 2 abgebrochen werden. Beispielsweise kann der Sensor eine Laserdiode sowie eine Fotodiode, insbesondere eine Avalanche Fotodiode oder einen CCD-Chip, aufweisen. Mit Hilfe des Sensors und einer damit verbundenen Steuerung oder Regelung kann der Ablauf bei der Herstellung des Einkristalls 2“ gesteuert oder geregelt werden. Beispielsweise kann, beginnend mit dem Schritt des Kristallwachstums, eine Temperaturdifferenz zwischen einer Schmelzoberfläche und der Grenzoberfläche des wachsenden Einkristalls 2“ wenigstens über eine überwiegende Dauer des Kris-
tallwachstums konstant gehalten werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine kristallographische a-Achse, c-Achse C, mAchse oder r-Achse des Keimkristalls 4 entsprechend einer sich in Richtung der Höhe der Tiegelwand erstreckende Längsachse des Schmelztiegels 1 ausgerichtet wird und der Schmelztiegel 1 einen thermischen Ausdehnungskoeffizient
von < 4,25.10$ K oder > 5,25-10© K“ aufweist. Ein Saphir weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizient senkrecht zur c-Achse von 5,00.10%© K" auf, Durch die vorgeschlagenen Werte wird eine Ablösung des Saphir-Einkristalls 2“ vom
Schmelztiegel 1 in einer Richtung senkrecht zur c-Achse C gewährleistet.
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Alternativ ist es auch von Vorteil, wenn eine kristallographische a-Achse, c-
Achse C, m-Achse oder r-Achse des Keimkristalls 4 normal auf eine sich in Richtung der Höhe der Tiegelwand erstreckende Längsachse des Schmelztiegels 1 ausgerichtet wird und der der Schmelztiegel 1 einen thermischen Ausdehnungskoeffizient von < 6,35.10© K- oder > 7,05.10© K aufweist. Ein Saphir weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizient in Richtung der c-Achse von 6,70-10® K“ auf, Durch die vorgeschlagenen Werte wird eine Ablösung des Saphir-Einkristalls 2“ vom Schmelztiegel 1 auch bei dieser Ausrichtung der kristallographische
a-Achse oder c-Achse C gewährleistet.
Abschließend wird festgehalten, dass der Schutzbereich durch die Patentansprüche bestimmt ist. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Be-
schreibung entnommen werden.
Insbesondere wird auch festgehalten, dass die dargestellten Vorrichtungen in der Realität auch mehr oder auch weniger Bestandteile als dargestellt umfassen können. Teilweise können die dargestellten Vorrichtungen beziehungsweise deren
Bestandteile auch unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert darge-
stellt sein.
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Bezugszeichenliste
1 Schmelztiegel
2 Rohmaterial
2‘ Schmelze
2" Einkristall
3 Heizelement/Kühlelement 4 Keimkristall
5 Zwischenschicht
6 Tiegelwand
a Wanddicke
b Bodendicke
C kristallographische c-Achse
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Claims (10)
1. Verfahren zum Züchten zumindest eines künstlich hergestellten Saphir-Einkristalls (2“), umfassend die Schritte
- Bereitstellen eines Schmelztiegels (1),
- Befüllen des Schmelztiegels (1) mit einem Rohmaterial (2) für den SaphirEinkristall (2“),
- Aufschmelzen des Rohmaterials (2) und
- Züchten des Saphir-Einkristalls (2“),
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Schmelztiegel (1) einen thermischen Ausdehnungskoeffizient aufweist, welcher sich um zumindest 5% vom thermischen Ausdehnungskoeffizient des Sa-
phir-Einkristalls (2‘“) unterscheidet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Schmelztiegels (1) größer ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Saphir-Einkristalls (2‘“) und der Schmelztiegel (1) nach dem Abkühlen des Saphir-Einkristalls (2“) nochmals erhitzt wird und der Saphir-
Einkristall (2“) aus dem erhitzten Schmelztiegel (1) entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturgradient beim nochmalige Erhitzen des Schmelztiegels (1) zumindest 20°C/min
beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Schmelztiegel (1) von außen erhitzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Schmelztiegels (1) kleiner ist als der thermische Aus-
dehnungskoeffizient des Saphir-Einkristalls (2“) und der Saphir-Einkristall (2‘‘)
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nach dem Abkühlen beziehungsweise Erstarren aus dem Schmelztiegel (1) ent-
fernt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Befüllen des Schmelztiegels (1) mit dem Rohmaterial (2) ein Keimkristall (4) im Bodenbereich des Schmelztiegels (1) angeordnet wird oder als Bo-
den des Schmelztiegels (1) vorgesehen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Boden des Schmelztiegels (1) und dem Keimkristall (4) eine Zwischenschicht (5)
aus einer Diborid-Verbindung vorgesehen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine kristallographische a-Achse, c-Achse (C), r-Achse oder m-Achse des Keimkristalls (4) entsprechend einer sich in Richtung der Höhe der Tiegelwand (6) erstreckende Längsachse des Schmelztiegels (1) ausgerichtet wird und der der Schmelztiegel (1) einen thermischen Ausdehnungskoeffizient von < 4,25.10%© K“
oder > 5,25-10® K- aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine kristallographische a-Achse, c-Achse (C), r-Achse oder m-Achse des Keimkristalls (4) normal auf eine sich in Richtung der Höhe der Tiegelwand (7) erstreckende Längsachse des Schmelztiegels (1) ausgerichtet wird und der der Schmelztiegel (1) einen thermischen Ausdehnungskoeffizient von < 6,35.10%© K“
oder > 7,05-10® K- aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmelztiegel (1) eingesetzt wird, bei dem das Verhältnis zwischen einer
Wanddicke (a) und einer Bodendicke (b) im Bereich von 0,5 bis 1,0 liegt.
N2022/10300-AT-00
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50830/2022A AT526636A1 (de) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | Verfahren zur Herstellung eines Saphir-Einkristalls mit verbesserter Ablösung von einem Schmelztiegel |
Applications Claiming Priority (1)
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| ATA50830/2022A AT526636A1 (de) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | Verfahren zur Herstellung eines Saphir-Einkristalls mit verbesserter Ablösung von einem Schmelztiegel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT526636A1 true AT526636A1 (de) | 2024-05-15 |
Family
ID=91026316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATA50830/2022A AT526636A1 (de) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | Verfahren zur Herstellung eines Saphir-Einkristalls mit verbesserter Ablösung von einem Schmelztiegel |
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| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT526636A1 (de) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101914805A (zh) * | 2010-09-07 | 2010-12-15 | 王楚雯 | 具有改进坩埚盖部的定向凝固炉 |
| EP2278050A1 (de) * | 2009-07-22 | 2011-01-26 | Shinshu University | Verfahren und Gerät zur Herstellung von Saphireinkristallen |
| JP2018150181A (ja) * | 2017-03-09 | 2018-09-27 | 住友金属鉱山株式会社 | 単結晶育成用坩堝および単結晶育成方法 |
-
2022
- 2022-10-28 AT ATA50830/2022A patent/AT526636A1/de unknown
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| EP2278050A1 (de) * | 2009-07-22 | 2011-01-26 | Shinshu University | Verfahren und Gerät zur Herstellung von Saphireinkristallen |
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