CN102995114B - 大尺寸蓝宝石单晶生长炉用坩埚盖 - Google Patents
大尺寸蓝宝石单晶生长炉用坩埚盖 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102995114B CN102995114B CN201210447507.2A CN201210447507A CN102995114B CN 102995114 B CN102995114 B CN 102995114B CN 201210447507 A CN201210447507 A CN 201210447507A CN 102995114 B CN102995114 B CN 102995114B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- molybdenum
- molybdenum sheet
- multilayer
- sheet
- crucible cover
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 title claims abstract description 22
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 77
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 230000003245 working effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本发明提供了一种大尺寸蓝宝石单晶生长炉用坩埚盖，它采用圆形多层钼片制成，多层钼片上开有圆形中心孔，中心孔直径由上到下逐渐变小，多层钼片采用多组钼螺栓和配套钼螺母连接并固定，多层钼片间通过钼螺母隔开。本发明通过合理设计钼片层数、厚度、间距、中心孔尺寸分布等，有利于形成均匀稳定的温场，同时在合理控制成本的基础上，制得的坩埚盖具有一定的结构强度和较长的使用寿命。
Description
（一）技术领域
本发明属于大尺寸蓝宝石单晶生长炉技术，具体涉及大尺寸蓝宝石单晶的单晶炉用坩埚盖。
（二）背景技术
蓝宝石是一种氧化铝（Al2O3）单晶，属于六方晶系，其硬度很高，莫氏硬度为9，仅次于金刚石。它还具有耐腐蚀、耐高温、光学透过性好等优点，可以用在各种极端或特殊环境中作为窗口材料。另外，蓝宝石相较目前其它半导体衬底材料，具有较好的性价比，因此在半导体照明方面得到广泛应用。
随着精密微电子技术、半导体照明技术、航空航天、及红外军事装备等领域的不断发展对生长出蓝宝石晶锭的质量、尺寸提出了更高的要求。尤其是光学级大尺寸蓝宝石材料，由于其具有性能稳定、市场需求量大、综合利用率及产品附加值高等特点，成为近年国内外研究开发和产业化热点。低成本、高品质地生长大尺寸蓝宝石晶体是当前面临的迫切任务，其生长技术也成为世界各国关注的难点和重点之一。
蓝宝石晶体生长温度约为2050℃，在生长蓝宝石单晶，尤其是大尺寸蓝宝石单晶时,为保持炉内温度，控制合理的温度梯度，对保温系统的要求较为苛刻。保温结构包括坩埚盖、上下隔热屏、保温筒、保温填料需要等。由于蓝宝石单晶的生长温度高，因此，要求保温材料具有较高的机械和热负载能力。加强低温区的保温,控制温度梯度和高温区的过热温度,以保证晶体不开裂,生长界面稳定与熔体不局部成核结晶。
另外，生长高品质、高熔点的蓝宝石晶体，要求生长环境相对纯净。若采用低熔点材料保温，在高温生长环境下会挥发，并进入晶体内部。虽然部分杂质（例如炭杂质）可以通过退火工艺可以消除，但杂质取出后所留下的原子空位却无法消除，对晶体品质造成不良影响。
坩埚盖位于坩埚的上方，接受热辐射最多。坩埚盖上方设有上隔热屏，其外部即为普通不锈钢制作的炉盖。为保持炉内温度、防止过高的温度对炉壳造成损害，坩埚盖必须有很好的隔热效果。另外，坩埚盖上需要预留出籽晶插孔及观察窗的位置，坩埚盖的设计对于整个温场的控制非常重要，这就要求我们必须开发出符合生产要求的坩埚盖。
（三）发明内容
本发明的目的在于提供一种能够形成均匀稳定的温场，径向温度梯度分布合理的能够生长31kg以上大尺寸蓝宝石单晶的大尺寸蓝宝石单晶生长炉用坩埚盖。
本发明的目的是这样实现的：它采用圆形多层钼片1制成，多层钼片1上开有圆形中心孔4，中心孔直径由上到下逐渐变小。多层钼片采用多组钼螺栓2和配套钼螺母3连接并固定，多层钼片1间通过钼螺母3隔开。
本发明还有这样一些技术特征：
1、所述的多层钼片采用金属钼制成，钼片数量为5~10片，外径为250~400mm，最上层1~2片厚度为2~3mm，最下层1~2片厚度为3~5mm，中间层钼片厚度为1~2mm；
2、所述的多层钼片上开有圆形中心孔，中心孔与上隔热屏圆形中心孔同心。中心孔直径从上到下逐渐缩小，最上层钼片圆形中心孔直径100~200mm，从上到下每层钼片中心孔直径比上一层小5~20mm；
3、所述的多层钼片用钼螺栓相连，钼片之间用高度为5~12mm的钼螺母隔开，6~10个钼螺栓均匀分布在距圆周10~20mm处；
4、所述的多层钼片从上至下，分别以2~5层为最上层，以相同方式用6~10个钼螺栓依次连结固定2~6层、3~6层、4~6层及5~6层钼片，相邻两层钼片之间同样用相应数量的钼螺母分隔钼片；
5、所述的钼螺栓相邻层交错分布，钼螺栓螺杆位于距上面一层钼片圆形中心孔圆周的5~10mm处。
本发明的有益效果在于：
1.由于在真空环境下主要以热辐射形式传热，通过调整钼片厚度、间距以及圆形中间孔尺寸，能够获得均匀稳定的温场，形成适合于31kg以上大尺寸蓝宝石生长的径向温度梯度，大大提高了大尺寸蓝宝石晶体质量。
2.晶体在2000℃左右的高温下生长，且生长时间长，坩埚盖下层所处区域温度最高，因此会有较多的钼挥发。采用上面1~2层钼片较厚、中间较薄、下面1~2层最后的结构，这样即可以保证坩埚盖具有一定的结构强度，同时又可以合理控制成本，延长整个坩埚盖的使用寿命。
3.由于多层钼片从上到下内部孔径逐渐减小，从上至下钼片，依次以其为最上层，用钼螺栓及螺母连接固定其下所有层，可以起到对钼片较好的定位支撑作用，防止钼片在反复加热冷却过程中的变形。这样既可以尽量减少内部温场的变化，又可以延长坩埚盖的使用寿命。
4.从下到上每层钼片圆形中心孔直径逐渐增大，形成一定的锥角，不但可以观察单晶炉内长晶过程，还可以使坩埚内熔体中心位置上方散热相对较快，形成冷心，有利于生长过程中的引晶。
综上所述，本发明能够提供生长高质量大尺寸蓝宝石单晶所需的温场条件，具有结构简单、使用寿命长，温场分布更合理等优点。因而本发明具有广阔的应用前景，该技术的推广应用能够创造出明显的社会效益和经济效益。
（四）附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1的剖视图。
（五）具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明：
结合图1-2，本实施例中坩埚盖采用圆形多层钼片1制成，多层钼片1上开有圆形中心孔4，中心孔直径由上到下逐渐变小。多层钼片1间采用钼螺栓2和配套钼螺母3连接并固定，多层钼片1间通过钼螺母3隔开。钼片外径为320mm，最上层钼片内径为260mm，向下每层钼片内径依次比上一层减小16mm；最上面2层钼片厚度2mm，最下面2层钼片厚度为4mm，中间4层钼片厚度为1mm；钼片之间用高度为10mm的钼螺母隔开，依次以1~5层为最上层，用钼螺栓连结其下所有钼片，中间用钼螺母分隔。每组分别有8个固定钼螺栓均匀分布在距圆周15mm处，螺栓直径5mm，长度为85mm，下层钼螺栓分布于上层钼螺栓中间位置。这种坩埚盖适合于能够生长重量为31公斤大尺寸蓝宝石单晶的单晶炉。
Claims (1)
1.一种大尺寸蓝宝石单晶生长炉用坩埚盖，其特征在于它采用圆形多层钼片制成，多层钼片上开有圆形中心孔，中心孔直径由上到下逐渐变小，多层钼片采用多组钼螺栓和配套钼螺母连接并固定，多层钼片间通过钼螺母隔开，多层钼片采用金属钼制成，从下到上每层钼片圆形中心孔直径逐渐增大，外径为250~400mm，最上层1~2片厚度为2~3mm，最下层1~2片厚度为3~5mm，中间层钼片厚度为1~2mm，圆形中心孔与上隔热屏圆形中心孔同心，最上层钼片圆形中心孔直径100~200mm，从上到下每层钼片中心孔直径比上一层小大于5、小于等于20mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210447507.2A CN102995114B (zh) | 2012-11-09 | 2012-11-09 | 大尺寸蓝宝石单晶生长炉用坩埚盖 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210447507.2A CN102995114B (zh) | 2012-11-09 | 2012-11-09 | 大尺寸蓝宝石单晶生长炉用坩埚盖 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102995114A CN102995114A (zh) | 2013-03-27 |
| CN102995114B true CN102995114B (zh) | 2016-01-06 |
Family
ID=47924203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210447507.2A Expired - Fee Related CN102995114B (zh) | 2012-11-09 | 2012-11-09 | 大尺寸蓝宝石单晶生长炉用坩埚盖 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102995114B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103484931A (zh) * | 2013-08-07 | 2014-01-01 | 福建鑫晶精密刚玉科技有限公司 | 一种用于顶部籽晶温度梯度法的冷坩埚盖 |
| CN105088332A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-11-25 | 哈尔滨奥瑞德光电技术有限公司 | 生长大尺寸蓝宝石的单晶炉改进结构 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101760783A (zh) * | 2009-09-25 | 2010-06-30 | 上海元亮光电科技有限公司 | 一种可以调节固液界面温度梯度的坩埚盖板 |
| CN202099405U (zh) * | 2011-03-24 | 2012-01-04 | 哈尔滨奥瑞德光电技术股份有限公司 | 大尺寸蓝宝石单晶生长炉用上隔热屏 |
| CN202898600U (zh) * | 2012-11-09 | 2013-04-24 | 哈尔滨奥瑞德蓝宝石制品有限公司 | 单晶炉用坩埚盖 |
-
2012
- 2012-11-09 CN CN201210447507.2A patent/CN102995114B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101760783A (zh) * | 2009-09-25 | 2010-06-30 | 上海元亮光电科技有限公司 | 一种可以调节固液界面温度梯度的坩埚盖板 |
| CN202099405U (zh) * | 2011-03-24 | 2012-01-04 | 哈尔滨奥瑞德光电技术股份有限公司 | 大尺寸蓝宝石单晶生长炉用上隔热屏 |
| CN202898600U (zh) * | 2012-11-09 | 2013-04-24 | 哈尔滨奥瑞德蓝宝石制品有限公司 | 单晶炉用坩埚盖 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102995114A (zh) | 2013-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202099405U (zh) | 大尺寸蓝宝石单晶生长炉用上隔热屏 | |
| CN202558970U (zh) | 一种类单晶硅铸锭炉 | |
| CN101775641B (zh) | 用于多晶硅垂直定向生长的随动隔热环热场结构 | |
| CN103233270B (zh) | 一种蓝宝石单晶炉上部保温结构 | |
| CN102534758A (zh) | 一种棒状蓝宝石晶体的生长方法及设备 | |
| CN203923453U (zh) | 泡生法蓝宝石单晶炉保温结构 | |
| CN102995114B (zh) | 大尺寸蓝宝石单晶生长炉用坩埚盖 | |
| CN102560631A (zh) | 蓝宝石晶体的生长方法及设备 | |
| CN108277531A (zh) | 锗单晶的生长方法 | |
| CN102268729A (zh) | 一种450型铸锭炉及其铸锭工艺 | |
| CN202898600U (zh) | 单晶炉用坩埚盖 | |
| CN103255477B (zh) | 一种成型蓝宝石晶体的生长方法及设备 | |
| CN109930200A (zh) | 热屏及单晶硅生长炉结构 | |
| CN202730295U (zh) | 一种铸锭单晶硅的坩埚护板 | |
| CN103469304B (zh) | 多支成形蓝宝石长晶装置及其长晶方法 | |
| CN102787349B (zh) | 一种铸锭坩埚及铸锭装置 | |
| CN204874816U (zh) | 生长c偏m向蓝宝石单晶的泡生法单晶炉结构 | |
| CN204874813U (zh) | 一种用于单晶硅生长的热屏装置 | |
| CN103205804B (zh) | 一种蓝宝石单晶炉底部保温结构 | |
| CN114737253B (zh) | 生长大尺寸蓝宝石单晶板材的单晶炉热场结构及方法 | |
| CN105112993A (zh) | 一种调节微下拉晶体生长温度梯度的装置及方法 | |
| CN104178813A (zh) | 泡生法蓝宝石单晶生长炉保温侧屏 | |
| CN202187081U (zh) | 一种单晶炉热场 | |
| CN102051672A (zh) | 垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法 | |
| CN114517333A (zh) | 一种用于SiC晶体生长的多用途石墨坩埚 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160608 Address after: 150001 Harbin, Nangang, West District, large straight street, No. 357 Patentee after: HARBIN QIUGUAN PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 150001 Nangang District, Heilongjiang, and Hing Road, No. 116, Harbin Patentee before: Harbin Aurora Sapphire Co.,Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160106 |