TW202405260A - 晶體製備裝置及晶體製備方法 - Google Patents

Abstract

本說明書實施例提供一種晶體製備裝置及晶體製備方法。該晶體製備裝置包括：生長腔體，用於放置原料；加熱元件，用於加熱生長腔體；提拉元件，用於提拉生長；以及引導元件，引導元件與提拉元件傳動連接。該晶體製備方法包括：將原料置於生長腔體內；將黏接有籽晶的提拉元件下降至原料附近，其中，提拉元件與引導元件傳動連接且至少部分位於引導元件內；加熱生長腔體以形成原料熔體；通過提拉元件和引導元件的傳動運動，基於籽晶和原料熔體生長晶體。

Description

晶體製備裝置及晶體製備方法

本申請案涉及晶體製備技術領域，特別涉及一種基於液相法製備晶體的裝置及方法。

本申請案主張於2022年7月19日提交之申請號為PCT/CN2022/106463的國際專利申請案、於2022年7月19日提交之申請號為202210847948.5的中國專利申請案的優先權，其全部內容通過引用的方式併入本文。

基於液相法（例如，頂部籽晶助熔劑法（top-seeded solution method，TSSG））製備晶體（例如，碳化矽）時，由於原料中部分組分（例如，矽）在高溫下易揮發，容易導致熔體組分偏析、籽晶面或熔體液面出現自發成核等。此外，由於提拉生長過程中熔體液面變化，導致溫場變化，影響晶體的正常生長。因此，有必要提供一種改進的晶體製備裝置和方法，以保證晶體的正常生長。

本說明書實施例之一提供一種晶體製備裝置。該晶體製備裝置包括：生長腔體，用於放置原料；加熱元件，用於加熱所述生長腔體；提拉元件，用於提拉生長；以及引導元件，所述引導元件與所述提拉元件傳動連接。

在一些實施例中，所述引導元件包括筒，所述提拉元件至少部分位於所述筒內部。

在一些實施例中，所述筒的直徑沿所述筒的底部至頂部的方向逐漸增大。

在一些實施例中，所述筒的厚度在1 mm至3 mm範圍內。

在一些實施例中，所述筒的側壁與水平面的夾角在100°至140°範圍內。

在一些實施例中，所述筒的側壁設置有通孔。

在一些實施例中，所述通孔的直徑在0.5 mm至2 mm範圍內。

在一些實施例中，所述通孔與所述筒的底部的距離在3 mm至10 mm範圍內。

在一些實施例中，所述通孔的密度在3個/ cm ²至10個/ cm ²範圍內。

在一些實施例中，所述筒的底部設置有石墨紙。

在一些實施例中，所述石墨紙的厚度在100 μm至300 μm範圍內。

在一些實施例中，所述引導元件還包括傳動機構，所述傳動機構與所述筒傳動連接以實現所述筒的上下運動。

在一些實施例中，所述傳動機構包括：連接環，位於所述筒的頂部側壁處和所述提拉元件上；連接件，與所述連接環連接；轉軸，位於所述生長腔體上部的支架上且與所述連接件連接；以及擋塊，位於所述連接件上，與所述轉軸配合作用以阻擋所述連接件的運動。

在一些實施例中，所述裝置還包括：支撐元件，用於支撐所述生長腔體；驅動元件，用於驅動所述支撐元件的上下移動；以及溫度測量元件，用於測量所述生長腔體內的溫度。

本說明書實施例之一還提供一種溫度測量裝置，該溫度測量裝置包括：支撐元件，用於支撐生長腔體；驅動元件，用於驅動所述支撐元件的上下移動；以及溫度測量元件，用於測量所述生長腔體內的溫度。

本說明書實施例之一還提供一種晶體製備方法，該晶體製備方法包括：將原料置於生長腔體內；將黏接有籽晶的提拉元件下降至所述原料附近，其中，所述提拉元件與引導元件傳動連接且至少部分位於引導元件內；加熱所述生長腔體以形成原料熔體；通過所述提拉元件和所述引導元件的傳動運動，基於所述籽晶和所述原料熔體生長晶體。

在一些實施例中，所述引導元件包括筒，黏接有所述籽晶的所述提拉元件至少部分位於所述筒內部，所述筒的側壁設置有通孔。

在一些實施例中，在所述原料熔化形成所述原料熔體的過程中，所述籽晶位於所述通孔下方。

在一些實施例中，在基於所述籽晶和所述原料熔體生長晶體的過程中，至少部分所述通孔位於所述原料熔體中。

在一些實施例中，通過所述提拉元件和所述引導元件的傳動運動，基於所述籽晶和所述原料熔體生長晶體包括：通過控制所述提拉元件的提拉速度，控制所述筒浸入所述原料熔體的浸入速度和/或浸入量，以維持所述原料熔體的液面恒定。

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本說明書的一些示例或實施例，對於所屬技術領域中具有通常知識者來講，在不付出進步性努力的前提下，還可以根據這些附圖將本發明應用於其他類似情景。應當理解，給出這些示例性實施例僅僅是為了使相關領域的技術人員能夠更好地理解進而實現本發明，而並非以任何方式限制本發明的範圍。除非從語言環境中顯而易見或另做說明，圖中相同標號代表相同結構或操作。

應當理解，本文使用的「系統」、「裝置」、「單元」和/或「模組」是用於區分不同級別的不同元件、元件、部件、部分或裝配的一種方法。然而，如果其他詞語可實現相同的目的，則可通過其他表達來替換所述詞語。

如本發明和申請專利範圍中所示，除非上下文明確提示例外情形，「一」、「一個」、「一種」和/或「該」等詞並非特指單數，也可包括複數。一般說來，術語「包括」與「包含」僅提示包括已明確標識的步驟和元素，而這些步驟和元素不構成一個排它性的羅列，方法或者設備也可能包含其他的步驟或元素。

圖1是根據本說明書一些實施例所示的示例性晶體製備裝置的結構示意圖。

在一些實施例中，晶體製備裝置100可以基於液相法製備晶體（例如，碳化矽）。以下將結合附圖，以製備碳化矽晶體為例，對說明書中實施例所涉及的晶體製備裝置100進行詳細說明。值得注意的是，以下實施例僅僅用以解釋本說明書，並不構成對本發明的限定。

如圖1所示，晶體製備裝置100可以包括生長腔體110、加熱元件120、提拉元件130和引導元件140。

生長腔體110可以作為晶體製備的場所。加熱元件120可以用於加熱生長腔體110，以提供晶體製備所需的熱量（例如，溫度、溫場等）。

在一些實施例中，生長腔體110的材質可以根據待製備的晶體種類確定。例如，製備碳化矽晶體時，生長腔體110的材質可以包括石墨。石墨可以作為碳源，提供製備碳化矽晶體所需的碳。在一些實施例中，生長腔體110的材質還可以包括鉬、鎢、鉭等。在一些實施例中，生長腔體110內可以放置製備晶體所需的原料（例如，矽粉、碳粉）。在一些實施例中，生長腔體110可以是原料熔化形成熔體的場所。例如，在加熱元件120產生的高溫作用下，矽粉熔化為熔體（液態），生長腔體110本身提供的碳溶解於矽溶液中，形成碳在矽中的溶液，作為液相法製備碳化矽晶體的液態原料。在一些實施例中，為了提高碳在矽中的溶解度，可以在原料中加入助熔劑（例如，鋁、矽鉻合金、Li-Si合金、Ti-Si合金、Fe-Si合金、Sc-Si合金、Co-Si合金等）。

在一些實施例中，加熱元件120可以包括感應加熱元件、電阻加熱元件等。在一些實施例中，加熱元件120可以環繞設置於生長腔體110外周。在一些實施例中，如圖1所示，加熱元件120可以包括感應線圈。在一些實施例中，感應線圈可以環繞設置在生長腔體110外周。

在一些實施例中，提拉元件130可以上下運動和/或旋轉以執行提拉生長。在一些實施例中，如圖1所示，提拉元件130可以包括籽晶托131和提拉桿132。在一些實施例中，籽晶（例如，圖1中「A」所示）可以黏接於籽晶托131的下表面。在一些實施例中，提拉桿132可以和籽晶托131連接，以帶動籽晶托131上下運動和/或旋轉。

在一些實施例中，引導元件140可以與提拉元件130傳動連接。在一些實施例中，引導元件140可以和提拉元件130傳動運動。關於提拉元件130與引導元件140的相關描述可以參見本說明書其他部分（例如，圖2及其描述），在此不再贅述。

在一些實施例中，晶體製備裝置100還可以包括動力元件（圖中未示出），用於帶動提拉元件130旋轉和/或上下運動，以帶動籽晶托131或籽晶A旋轉和/或上下運動，以生長晶體。在一些實施例中，動力元件可以包括但不限於電力驅動裝置、液壓驅動裝置、氣動驅動裝置等或其任意組合，本說明書對此不作限制。

在一些實施例中，晶體製備裝置100還可以包括保溫元件150，用於保溫生長腔體110。在一些實施例中，保溫元件150可以環繞設置於生長腔體110外周。在一些實施例中，保溫元件150的材質可以包括石英（氧化矽）、剛玉（氧化鋁）、氧化鋯、碳纖維、陶瓷等或其他耐高溫材料（例如，稀土金屬的硼化物、碳化物、氮化物、矽化物、磷化物和硫化物等）。

在一些實施例中，晶體製備裝置100還可以包括爐體160。在一些實施例中，爐體160可以設置在生長腔體110、加熱元件120和保溫元件150外部。

在一些實施例中，如圖1所示，生長腔體110、保溫元件150和爐體160的上部設有貫穿的孔，以使提拉元件130和/或引導元件140能夠穿過，以進行旋轉和/或上下運動。

在一些實施例中，晶體製備裝置100還可以包括觀察元件170（例如，觀察窗）。通過觀察元件170，可以即時觀察生長腔體110內的晶體生長情況。在一些實施例中，如圖1所示，觀察元件170可以位於爐體160上壁。

在一些實施例中，晶體製備裝置100還可以包括感測元件180。在一些實施例中，感測元件180可以用於監測晶體生長相關資訊（例如，溫度資訊、提拉元件130的提拉速度和/或旋轉速度、液面位置資訊、晶體外觀（例如，尺寸））。在一些實施例中，感測元件180可以位於爐體160上壁。在一些實施例中，感測元件180可以包括溫度感測部件、速度感測部件、液位元感測器（例如，雷達探尺、雷達液位元計）、圖像採集設備等。

在一些實施例中，溫度感測部件可以用於測量生長腔體110內的溫度資訊。在一些實施例中，溫度感測部件可以包括紅外測溫儀、光電高溫計、光纖輻射溫度計、比色溫度計、超聲波測溫儀等或其任意組合。

在一些實施例中，速度感測部件可以用於測量提拉元件130的提拉速度（例如，上升速度、下降速度）和/或旋轉速度。

在一些實施例中，液位感測器可以用於測量生長腔體110內熔體的液面位置資訊和/或液面高度資訊。

在一些實施例中，圖像採集設備可以包括紅外成像設備、X射線成像設備、超聲波成像設備等或其任意組合。

在一些實施例中，晶體製備裝置100還可以包括處理元件（圖中未示出）。在一些實施例中，處理元件可以接收感測元件180發送的晶體生長相關資訊，並基於晶體生長相關資訊控制晶體製備裝置100的其他元件（例如，加熱元件120、提拉元件130、引導元件140、動力元件），以保證晶體正常生長。例如，處理元件可以基於液面位置資訊和/或液面高度資訊，控制提拉元件130的提拉速度和/或旋轉速度以控制引導元件140的至少部分部件（例如，圖2所示的筒141）浸入原料熔體的浸入速度和/或浸入量，以維持原料熔體的液面恒定。又例如，處理元件可以基於提拉元件130的提拉速度和/或旋轉速度，控制動力元件，以使提拉元件130的提拉速度和/或旋轉速度滿足晶體生長各階段的需求。又例如，處理元件可以基於生長腔體110內的溫度資訊，控制加熱元件120的加熱功率和/或加熱元件120的位置，以維持溫場穩定。

在一些實施例中，處理元件可以包括中央處理器（CPU）、特定應用積體電路（ASIC）、特定應用指令集處理器（ASIP）、影像處理器（GPU）、物理運算處理單元（PPU）、數位訊號處理器（DSP）、現場可程式設計閘陣列（FPGA）、可程式設計邏輯裝置（PLD）、控制器、微控制器單元、精簡指令集電腦（RISC）、微處理器等或其任意組合。

在一些實施例中，晶體製備裝置100還可以包括顯示元件（圖中未示出）。在一些實施例中，顯示元件可以即時顯示晶體生長相關資訊（例如，溫度資訊、提拉元件130的提拉速度和/或旋轉速度、液面位置資訊、晶體外觀）等。

在一些實施例中，顯示元件可以包括液晶顯示器、等離子顯示器、發光二極體顯示器等或其任意組合。

在一些實施例中，晶體製備裝置100還可以包括存儲元件（圖中未示出）。存儲元件可以存儲資料、指令和/或任何其他資訊。在一些實施例中，存儲元件可以存儲晶體製備過程所涉及的資料和/或資訊。例如，存儲元件可以存儲晶體製備過程中涉及的溫度資訊、液面位置資訊和/或用以完成本說明書實施例中描述的示例性晶體製備方法的資料和/或指令。

在一些實施例中，存儲元件可以包括U盤、移動硬碟、光碟、記憶卡等或其任意組合。

應當注意的是，上述有關晶體製備裝置100的描述僅僅是為了示例和說明，而不限定本說明書的適用範圍。對於本領域技術人員來說，在本說明書的指導下可以對晶體製備裝置100進行各種修正和改變。然而，這些修正和改變仍在本說明書的範圍之內。

圖2是根據本說明書一些實施例所示的示例性提拉元件和引導元件的結構示意圖。

在一些實施例中，如圖2所示，引導元件140可以包括筒141和傳動機構142。在一些實施例中，傳動機構142與筒141可以傳動連接以實現筒141的上下運動。在一些實施例中，傳動機構142還可以與提拉元件130（例如，提拉桿132）傳動連接。在一些實施例中，提拉元件130與傳動機構142可以傳動運動，進一步帶動筒141的上下運動。在一些實施例中，在晶體生長過程中，提拉元件130、筒141和傳動機構142可以彼此傳動連接和/或傳動運動，以控制晶體生長過程中的生長參數（例如，溫場、液面位置和/或高度）。

具體地，例如，圖3至圖7是根據本說明書一些實施例所示的示例性升溫化料階段、引晶階段、提拉生長階段和生長結束階段的示意圖。如圖3所示，在升溫化料（即原料熔化為熔體）前，提拉元件130和引導元件140彼此傳動運動，使得在升溫化料階段時提拉桿132至少部分位於筒141內，籽晶托131位於筒141內且原料上方。如圖4所示，在引晶階段，提拉元件130向下運動（如圖4中箭頭a所示），通過傳動機構142可以帶動筒141向上運動（如圖4中箭頭b所示）。如圖5和圖6所示，在提拉生長階段，提拉元件130向上運動（如圖5和圖6中箭頭d所示），通過傳動機構142可以帶動筒141向下運動（如圖5和圖6中箭頭e所示）。如圖7所示，在生長結束階段，提拉元件130向上運動（如圖7中箭頭f所示），通過傳動機構142可以帶動筒141向下運動（如圖7中箭頭g所示）

通常來說，在碳化矽晶體生長過程中，由於矽組分易揮發，導致揮發的矽蒸氣運動並附著於保溫元件上，破壞保溫元件的保溫性能。相應地，在本說明書實施例中，通過引入筒141（尤其是上寬下窄的梯形筒），可以使得揮發的矽蒸氣附著於筒141的側壁，進而阻止矽蒸氣運動至保溫元件150，保證保溫元件150的保溫性能和使用壽命。

此外，矽蒸氣還容易附著於籽晶表面，導致自發成核現象。而本說明書實施例中筒141的引入可以對籽晶和/或生長中的晶體起到保護和/保溫作用。由於晶體生長在筒141內部進行，可以改善生長的晶體周圍的溫場分佈，降低晶體內部熱應力，相應避免提拉出的晶體因極冷而開裂。

更進一步地，在晶體生長過程中，隨著晶體的提拉生長，熔體液面會逐漸降低，導致液面附近的溫場波動明顯，導致晶體內出現雜質包裹體。而本說明書實施例中筒141（以及傳動機構142）的引入，使得筒141可以隨著晶體生長逐漸浸入熔體，動態調整液面位置和/或高度，維持液面的基本穩定。此外，筒141側壁附著的矽可以對熔體進行矽補償，從而減輕矽揮發導致的熔體組分偏析現象。進一步地，筒141可以起到熱反射屏的作用，可以降低熔體液面的過飽和度，避免熔體表面自發成核形成浮晶。

在一些實施例中，筒141的材質可以包括石墨，可以提供製備碳化矽晶體所需的原料碳。

在一些實施例中，筒141的直徑可以沿筒141的底部至頂部的方向（如圖2中箭頭所示）逐漸增大。在一些實施例中，筒141可以是梯形筒。

在一些實施例中，筒141的厚度及其側壁與水平面的夾角會影響晶體生長過程中的熔體液面高度、溫場等，進而影響晶體生長的溫場和晶體品質。例如，筒141的厚度太小或筒141的側壁與水平面的夾角太大，會導致晶體生長過程中隨著提拉元件130的上提，浸入原料熔體的筒141的部分較少，無法有效補充晶體生長所消耗的熔體部分，且無法有效保證晶體生長所需的溫場以及穩定的液面高度。又例如，筒141的厚度太大或筒141的側壁與水平面的夾角太小，會導致晶體生長過程中浸入原料熔體的筒141的部分較多，同樣無法有效保證穩定的液面高度。

在一些實施例中，在提拉生長階段，筒141的側壁與水平面的夾角還會影響籽晶或生長中的晶體與筒141的側壁之間的距離，影響晶體徑向生長速率，進一步影響晶體擴徑生長及晶體放肩角。

因此，在一些實施例中，筒141的厚度及筒141的側壁與水平面的夾角需滿足預設要求。

在一些實施例中，筒141的厚度可以在1 mm至3 mm範圍內。在一些實施例中，筒141的厚度可以在1.2 mm至2.8 mm範圍內。在一些實施例中，筒141的厚度可以在1.4 mm至2.6 mm範圍內。在一些實施例中，筒141的厚度可以在1.6 mm至2.4 mm範圍內。在一些實施例中，筒141的厚度可以在1.8 mm至2.2 mm範圍內。在一些實施例中，筒141的厚度可以在1.9 mm至2 mm範圍內。

在一些實施例中，筒141的側壁與水平面的夾角可以在100°至140°範圍內。在一些實施例中，筒141的側壁與水平面的夾角可以在105°至135°範圍內。在一些實施例中，筒141的側壁與水平面的夾角可以在110°至130°範圍內。在一些實施例中，筒141的側壁與水平面的夾角可以在115°至125°範圍內。在一些實施例中，筒141的側壁與水平面的夾角可以在118°至120°範圍內。

在一些實施例中，筒141的側壁可以設置有通孔1411。在晶體生長過程中，通孔1411可以作為筒141內部的熔體與外部熔體間的傳輸通道。

在一些實施例中，通孔1411的形狀可以包括圓形、橢圓形、多邊形、星形等規則或不規則形狀。在一些實施例中，通孔1411的形狀可以相同或不同。

在一些實施例中，通孔1411的直徑及密度會影響傳輸過程，進而影響生長的晶體品質。例如，通孔1411的直徑或密度太小，會導致筒141內部的熔體與外部熔體傳輸效率較低。又例如，通孔1411的直徑太大，無法有效阻擋浮晶進入筒141的內部，影響晶體品質。又例如，通孔1411的密度太大，揮發的矽蒸氣會通過位於熔體上方的通孔1411運動至筒141的內部，並在晶體表面沉積，影響晶體品質。因此，在一些實施例中，通孔1411的直徑及密度需滿足預設要求。

在一些實施例中，通孔1411的直徑可以在0.5 mm至2 mm範圍內。在一些實施例中，通孔1411的直徑可以在0.7 mm至1.8 mm範圍內。在一些實施例中，通孔1411的直徑可以在0.9 mm至1.6 mm範圍內。在一些實施例中，通孔1411的直徑可以在1.1 mm至1.4 mm範圍內。在一些實施例中，通孔1411的直徑可以在1.2 mm至1.3 mm範圍內。

在一些實施例中，通孔1411的密度可以表示為單位面積內通孔1411的數量。在一些實施例中，通孔1411的密度可以在3個/ cm ²至10個/ cm ²範圍內。在一些實施例中，通孔1411的密度可以在4個/ cm ²至9個/ cm ²範圍內。在一些實施例中，通孔1411的密度可以在5個/ cm ²至8個/ cm ²範圍內。在一些實施例中，通孔1411的密度可以在6個/ cm ²至7個/ cm ²範圍內。

在一些實施例中，通孔1411與筒141的底部的距離會影響晶體生長過程和/或晶體品質。例如，如果通孔1411與筒141的底部的距離太短，在升溫化料階段（例如，如圖3所示），至少部分通孔1411會位於籽晶下方或接近籽晶位置，揮發的矽蒸氣會通過該部分通孔1411進入筒141內部，並在籽晶表面沉積，進而影響晶體品質。又例如，通孔1411與筒141的底部的距離太長，在晶體生長過程中，通孔1411無法有效浸入熔體中，進而無法實現有效的熔體傳輸，進一步會影響晶體品質。因此，在一些實施例中，通孔1411與筒141的底部的距離需滿足預設要求。本說明書實施例中，通孔1411與筒141的底部的距離可以理解為最下端的通孔1411’與筒141的底部的距離（如圖2中h所示）。

在一些實施例中，通孔1411與筒141的底部的距離可以在3 mm至10 mm範圍內。在一些實施例中，通孔1411與筒141的底部的距離可以在3.5 mm至9.5 mm範圍內。在一些實施例中，通孔1411與筒141的底部的距離可以在4 mm至9 mm範圍內。在一些實施例中，通孔1411與筒141的底部的距離可以在4.5 mm至8.5 mm範圍內。在一些實施例中，通孔1411與筒141的底部的距離可以在5 mm至8 mm範圍內。在一些實施例中，通孔1411與筒141的底部的距離可以在5.5 mm至7.5 mm範圍內。在一些實施例中，通孔1411與筒141的底部的距離可以在6 mm至7 mm範圍內。

在一些實施例中，筒141的底部可以設置有石墨紙1412。在升溫化料階段（例如，如圖3所示），石墨紙1412可以阻擋揮發的矽蒸氣（例如，圖3中「C」所示）附著在籽晶（例如，圖3中「A」所示）表面，進一步可以保證晶體生長品質。在引晶階段（例如，如圖4所示），通過提拉元件130的下降（如圖4中箭頭a所示）以及引導元件140（例如，筒141）的上升（如圖4中箭頭b所示），可以使籽晶逐漸靠近石墨紙1412，並輕輕觸碰石墨紙1412使其落入熔體中。石墨紙1412可以溶解在熔體中，以提供製備碳化矽晶體所需的原料碳，不會引入任何額外污染。

在一些實施例中，石墨紙1412的形狀可以與筒141的底部形狀相適應。例如，筒141的底部形狀為圓形，石墨紙1412可以為圓形。在一些實施例中，石墨紙1412的直徑可以稍大於筒141的底部直徑，相應地，在升溫化料階段，石墨紙1412可以位於筒141的底部且不自動脫落；而在引晶階段，石墨紙1412可以被輕輕觸碰以落入熔體中。

在一些實施例中，石墨紙1412的直徑可以大於筒141的底部直徑約0.5 mm至1 mm範圍。在一些實施例中，石墨紙1412的直徑可以大於筒141的底部直徑約0.6 mm至0.9 mm範圍。在一些實施例中，石墨紙1412的直徑可以大於筒141的底部直徑約0.7 mm至0.8 mm範圍。

在一些實施例中，石墨紙1412的厚度會影響晶體生長過程，進一步影響晶體品質。例如，石墨紙1412的厚度太小，在升溫化料階段，揮發的矽蒸氣會使石墨紙1412上移或漂移，導致揮發的矽蒸氣會通過石墨紙1412與筒141的內壁之間的縫隙運動至石墨紙1412上方並附著在籽晶表面，影響晶體的品質。又例如，石墨紙1412的厚度太大，石墨紙1412熔於熔體的時間會較長，進一步會影響熔體液面的穩定性，影響晶體生長過程。因此，在一些實施例中，石墨紙1412的厚度需滿足預設要求。

在一些實施例中，石墨紙1412的厚度可以在100 μm至300 μm範圍內。在一些實施例中，石墨紙1412的厚度可以在120 μm至280 μm範圍內。在一些實施例中，石墨紙1412的厚度可以在140 μm至260 μm範圍內。在一些實施例中，石墨紙1412的厚度可以在160 μm至240 μm範圍內。在一些實施例中，石墨紙1412的厚度可以在180 μm至220 μm範圍內。在一些實施例中，石墨紙1412的厚度可以在200 μm至210 μm範圍內。

在一些實施例中，筒141的頂部可以設置有頂蓋，以降低晶體上方的溫度梯度，維持穩定的溫場，提高晶體品質。在一些實施例中，頂蓋可以包括通孔，以使提拉元件130可以穿過通孔進行提拉運動。在一些實施例中，頂蓋的形狀可以與筒141的頂部形狀相適應。例如，筒141的頂部形狀為圓形，頂蓋可以為圓形。在一些實施例中，頂蓋的材質可以包括但不限於石墨。

在一些實施例中，如圖2所示，傳動機構142可以包括連接環1421、連接件1422、轉軸1423以及擋塊1424。

在一些實施例中，部分連接環1421可以位於筒141的頂部側壁處。在一些實施例中，部分連接環1421還可以位於提拉元件130（例如，提拉桿132）上。

在一些實施例中，連接環1421的數量可以是3個、4個、5個等。在一些實施例中，位於筒141的頂部側壁處的多個連接環1421可以均勻分佈，以在筒141進行上下運動時盡可能保持筒141的穩定，進一步可以保證熔體液面的穩定性。

在一些實施例中，連接件1422可以用於連接位於筒141的頂部側壁處的連接環1421與位於提拉元件130上的連接環1421，以連接筒141與提拉元件130（例如，提拉桿132）。

在一些實施例中，轉軸1423可以位於生長腔體110上部的支架上或爐體160上。例如，轉軸1423可以固定於設置在爐體160上的支撐架1425上。在一些實施例中，轉軸1423可以包括但不限於定滑輪。

在一些實施例中，連接件1422可以穿過轉軸1423，連接位於筒141的頂部側壁處的連接環1421與位於提拉元件130上的連接環1421，以使提拉元件130（例如，提拉桿132）與筒141的運動方向相反。例如，在引晶階段，提拉元件130向下運動（如圖4中箭頭a所示）時，筒141會向上運動（如圖4中箭頭b所示），以使籽晶A逐漸靠近石墨紙1412。又例如，在提拉生長階段，當提拉元件130（例如，提拉桿132）向上運動（如圖5和圖6中箭頭d所示）時，筒141會向下運動（如圖5和圖6中箭頭e所示），以浸入熔體中補充晶體生長所消耗的熔體部分，進一步維持熔體液面高度穩定。

在一些實施例中，擋塊1424可以位於連接件1422上。在一些實施例中，擋塊1422可以位於靠近連接提拉元件130上的連接環1421的連接件1422上。在一些實施例中，靠近可以指距離提拉元件130上的連接環1421預設距離內的連接件1422上。在一些實施例中，預設距離可以包括但不限於10 cm、8 cm、6 cm、4 cm、2 cm、1 cm等。在一些實施例中，擋塊1424可以與轉軸1423配合作用以阻擋連接件1422的運動。例如，如圖7所示，晶體生長結束後，提拉元件130繼續向上運動（如圖7中箭頭f所示）時，擋塊1424可以卡在轉軸1423處，避免筒141繼續下降而熔於熔體中。

在一些實施例中，晶體製備裝置100還可以包括支撐元件、驅動元件和溫度測量元件（可統稱為「溫度測量裝置」）。更多描述可以參見本說明書其他部分（例如，圖8及其描述），在此不再贅述。

圖8是根據本說明書一些實施例所示的示例性溫度測量裝置的結構示意圖。在一些實施例中，溫度測量裝置800可以用於測量與生長腔體110相關的溫度。在一些實施例中，溫度測量裝置800可以用於確定高溫線的位置。在一些實施例中，溫度測量裝置800還可以移動生長腔體110以使熔體液面位於高溫線位置，以提高晶體品質。以下將結合附圖，以製備碳化矽晶體為例，對說明書中實施例所涉及的溫度測量裝置800進行詳細說明。值得注意的是，以下實施例僅僅用以解釋本說明書，並不構成對本說明書的限定。

如圖8所示，溫度測量裝置800可以包括支撐元件810、驅動元件820和溫度測量元件830。

在一些實施例中，支撐元件810可以設置在生長腔體110下方，用於支撐生長腔體110。在一些實施例中，支撐元件810可以與生長腔體110固定連接。例如，支撐元件810的一端與生長腔體110外底部可以通過螺紋夾頭連接。在一些實施例中，支撐元件810至少部分可以位於爐體160內。

在一些實施例中，驅動元件820可以用於驅動支撐元件810上下移動，以進一步驅動生長腔體110上下移動。

在一些實施例中，驅動元件820可以包括固定部件821、絲桿822和動力部件823。

在一些實施例中，固定部件821可以用於固定支撐元件810，且連接支撐元件810與絲桿822。例如，固定部件821可以與支撐元件810焊接。在一些實施例中，固定部件821可以與絲桿822傳動連接（例如，螺紋連接）。在一些實施例中，固定部件821可以設有內螺紋，絲桿822可以設有外螺紋，通過內螺紋與外螺紋的配合實現二者的連接。

在一些實施例中，動力部件823可以為絲桿822提供動力。例如，動力部件823可以驅動絲桿822旋轉，絲桿822可以帶動固定部件821和支撐元件810上下移動，進一步可以帶動生長腔體上下移動。

在一些實施例中，溫度測量元件830可以用於測量生長腔體110內的溫度（例如，熔體液面處的溫度）。在一些實施例中，本說明書實施例中，溫度測量元件與圖1所述的晶體製備裝置100的溫度感測部件可以指相同或相似的元件或部件。

在一些實施例中，溫度測量裝置800還可以包括處理元件。該處理元件與晶體製備裝置100的處理元件可以是相同的處理元件，也可以是相互獨立的處理元件。

在一些實施例中，處理元件可以接收溫度測量元件830發送的生長腔體110內的溫度資訊，基於溫度資訊確定高溫線位置（生長腔體110內溫度最高的位置或水準位置）。例如，若溫度測量元件830測得的熔體液面以上的特定位置的溫度高於其他任何位置（例如，除該特定位置以外的任意位置）的溫度，處理元件可以確定該熔體液面以上的特定位置為高溫線位置。又例如，若溫度測量元件830測得的熔體液面以下的特定位置的溫度高於其他任何位置（例如，除該特定位置以外的任意位置）的溫度，處理元件可以確定該熔體液面以下的特定位置為高溫線位置。又例如，若溫度測量元件測得的熔體液面溫度高於生長腔體內其他位置（例如，熔體液面以上或熔體液面以下的任意位置）的溫度，處理元件可以確定該熔體液面位於高溫線位置。

在一些實施例中，處理元件還可以比較生長腔體位於不同位置時，熔體液面溫度與其他位置（熔體液面以上或熔體液面以下的位置）的溫度。

在一些實施例中，處理元件可以基於高溫線位置控制驅動元件820驅動支撐元件810上下移動，以使生長腔體110運動至使熔體液面位於高溫線位置，進而可以生長得到高品質的晶體（例如，無包裹體等缺陷）。例如，若高溫線位置位於熔體液面以上的特定位置，處理元件可以控制驅動元件820驅動支撐元件810向上運動，以使生長腔體110向上運動至使熔體液面位於該特定位置。又例如，若高溫線位置位於熔體液面以下的特定位置，處理元件可以控制驅動元件820驅動支撐元件810向下運動，以使生長腔體110向下運動至使熔體液面位於該特定位置。

圖9是根據本說明書一些實施例所示的示例性晶體製備方法的流程圖。該流程900可以由晶體製備裝置（例如，晶體製備裝置100）中的一或多個元件執行。在一些實施例中，流程900可以由控制系統自動執行。例如，流程900可以通過控制指令實現，控制系統基於控制指令，控制各個元件完成流程900的各個操作。在一些實施例中，流程900可以半自動執行。例如，流程900的一或多個操作可以由操作者手動執行。在一些實施例中，在完成流程900時，可以添加一個或以上未描述的附加操作，和/或刪減一個或以上此處所討論的操作。另外，圖9中所示的操作的順序並非限制性的。如圖9所示，流程900包括下述步驟。

步驟910，將原料置於生長腔體（例如，生長腔體110）內。

在一些實施例中，原料可以指生長晶體所需的原材料。例如，生長碳化矽晶體時，原料可以包括矽（例如，矽粉、矽片、矽塊），而生長腔體（例如，石墨腔體）本身可以作為碳源。又例如，生長碳化矽晶體時，原料可以包括矽和碳（例如，碳粉、碳塊、碳顆粒），也就是說，可以額外提供碳源，從而增加生長腔體的使用壽命。在一些實施例中，原料還可以包括助熔劑，用於提高碳在矽中的溶解度。在一些實施例中，助熔劑可以包括但不限於鋁、矽鉻合金、Li-Si合金、Ti-Si合金、Fe-Si合金、Sc-Si合金、Co-Si合金。關於生長腔體的相關描述可以參見本說明書其他部分（例如，圖1及其相關描述），在此不再贅述。

步驟920，將黏接有籽晶的提拉元件（例如，提拉元件130）下降至原料附近。

在一些實施例中，可以通過動力元件驅動黏接有籽晶的提拉元件向下運動，以使其下降至原料附近。在一些實施例中，附近可以指距離原料上表面預設距離內。在一些實施例中，預設距離可以包括但不限於10 cm、8 cm、6 cm、4 cm、2 cm、1 cm、0.5 cm、0.3 cm、0.1 cm等。

在一些實施例中，提拉元件與引導元件（例如，引導元件140）傳動連接，且提拉元件至少部分位於引導元件內（例如，筒141內）。

關於提拉元件、引導元件、動力元件等的相關描述可以參見本說明書其他部分（例如，圖1、圖2及其描述），在此不再贅述。

步驟930，加熱生長腔體以形成原料熔體。

在一些實施例中，可以通過加熱元件（例如，加熱元件130）加熱生長腔體，以使原料熔化形成原料熔體。例如，生長碳化矽晶體時，原料熔化後形成碳在矽中的溶液，作為晶體生長的液態原料。

在一些實施例中，如圖3所示，在原料熔化形成原料熔體（例如，如圖3中「B」所示）的過程中（升溫化料階段），籽晶可以位於筒141的側壁的通孔1411下方。相應地，即使矽蒸氣（例如，如圖3中「C」所示）可以通過通孔1411進入筒141內部，由於籽晶位於通孔1411下方，矽蒸氣也不會在籽晶表面（例如，引晶面）沉積，可以保護籽晶引晶面，避免後續引晶階段籽晶出現自發成核現象。

在一些實施例中，在升溫化料階段，筒141底部或其底部的石墨紙與熔體液面的距離可以在第一預設範圍內。在一些實施例中，筒141底部的石墨紙與籽晶引晶面可以接觸，但兩者之間沒有相互作用力。在一些實施例中，筒141底部或其底部的石墨紙與熔體液面的距離會影響晶體品質。例如，筒141底部或其底部的石墨紙與熔體液面的距離太小，在升溫化料階段，石墨紙1412可以會熔蝕，導致其不能對籽晶引晶面進行保護，影響籽晶品質，進而影響晶體的品質。又例如，筒141底部或其底部的石墨紙與熔體液面的距離太大，後續提拉生長階段，提拉元件的向上運動無法使筒141與熔體接觸，導致筒141無法阻止浮晶進入晶體生長介面，進而影響晶體品質。因此，在一些實施例中，筒141底部或其底部的石墨紙與熔體液面的距離需在第一預設範圍內。

在一些實施例中，第一預設範圍可以在5 mm至10 mm範圍內。在一些實施例中，第一預設範圍可以在6 mm至9 mm範圍內。在一些實施例中，第一預設範圍可以在7 mm至8 mm範圍內。

在一些實施例中，可以通過溫度測量裝置（例如，溫度測量裝置800）使熔體液面位於高溫線位置，以生長得到高品質的晶體（例如，無包裹體等缺陷）。

在一些實施例中，可以通過溫度測量裝置（例如，溫度測量裝置800）調節生長腔體的位置，並比較不同位置處的生長腔體內熔體液面溫度，使生長腔體位於熔體液面溫度最高的位置（即熔體液面處於高溫線位置）。例如，可以通過溫度測量元件測量生長腔體當前位置（可以表示為「S0」）處的熔體液面溫度（可以表示為「T0」）。以生長腔體當前位置S0為起點，處理元件可以控制驅動元件驅動支撐元件向上運動，以使生長腔體向上運動第一預設距離範圍至第一位置，並通過溫度測量元件測量生長腔體在第一位置處的熔體液面溫度（可以表示為「T1」）。以生長腔體當前位置S0為起點，處理元件還可以控制驅動元件驅動支撐元件向下運動，以使生長腔體向下運動第一預設距離範圍至第二位置，並通過溫度測量元件測量生長腔體在第二位置處的熔體液面溫度（可以表示為「T2」）。比較T0、T1與T2，若T0與T1的溫差或T0與T2的溫差大於預設溫差範圍，選取溫度最高（該最高溫度可以表示為「Tmax1」）的生長腔體位置作為生長腔體第二次調整的初始位置（該第二次調整的初始位置可以表示為「S1」）。在一些實施例中，預設溫差範圍可以不大於0.5℃、不大於1℃、不大於2℃等。

以第二次調整的初始位置S1為起點，處理元件可以控制驅動元件驅動支撐元件分別向上或向下運動，以使生長腔體向上或向下運動第二預設距離範圍至第三位置或第四位置，並通過溫度測量元件分別測量生長腔體在第三位置、第四位置處的熔體液面溫度T3、T4。比較Tmax1、T3與T4。若Tmax1大於T3，Tmax1大於T4，Tmax1與T3的溫差且Tmax1與T4的溫差均不大於預設溫差範圍，該Tmax1所在的熔體液面位置為高溫線位置。若Tmax1與T3的溫差或Tmax1與T4的溫差大於預設溫差範圍，選取溫度最高（該最高溫度可以標記為「Tmax2」）的生長腔體位置作為生長腔體第三次調整的初始位置（該第三次調整的初始位置可以標記為「S2」）。依此重複，可以確定溫度最高的熔體液面位置為高溫線位置，且此時熔體液面位於高溫線位置。

在一些實施例中，第一預設距離可以不小於第二預設距離。在一些實施例中，第一預設距離可以大於第二預設距離，以提高高溫線的確定效率。

在一些實施例中，還可以通過溫度測量裝置（例如，溫度測量裝置800）確定高溫線位置，並進一步移動生長腔體以使熔體液面位於高溫線位置。在一些實施例中，可以通過溫度測量元件測量生長腔體內的溫度資訊，並將測得的溫度資訊發送至處理元件。在一些實施例中，處理元件可以基於溫度資訊確定高溫線位置，並通過驅動元件驅動支撐元件運動，以進一步驅動生長腔體運動，使熔體液面位於高溫線位置。例如，若溫度測量元件測得的熔體液面以上的特定位置的溫度高於其他任何位置（例如，除該特定位置以外的任意位置）的溫度，處理元件可以控制驅動元件驅動支撐元件向上運動，以使生長腔體向上運動至使熔體液面位於該特定位置。又例如，若溫度測量元件測得的熔體液面以下的特定位置的溫度高於其他任何位置（例如，除該特定位置以外的任意位置）的溫度，處理元件可以控制驅動元件驅動支撐元件向下運動，以使生長腔體向下運動至使熔體液面位於該特定位置。又例如，若溫度測量元件測得的熔體液面溫度高於生長腔體內其他位置（例如，熔體液面以上或熔體液面以下的任意位置）的溫度，則確定該熔體液面位於高溫線位置。

關於溫度測量裝置的相關描述可以參見本說明書其他部分（例如，圖8及其描述），在此不再贅述。

步驟940，通過提拉元件和引導元件的傳動運動，基於籽晶和原料熔體生長晶體。

在一些實施例中，如圖4所示，在引晶階段，可以通過動力元件帶動提拉元件130向下運動（如圖4中箭頭a所示），使引導元件140（例如，筒141）向上運動（如圖4中箭頭b所示），籽晶可以逐漸靠近設置在筒141底部的石墨紙。繼續運動，籽晶可以輕輕觸碰石墨紙使其落入熔體中。

在一些實施例中，如圖5和圖6所示，在提拉生長階段，可以通過動力元件帶動提拉元件130旋轉和向上運動（如圖5和圖6中箭頭d所示），使引導元件140（例如，筒141）向下運動（如圖5和圖6中箭頭e所示），熔體可以進入筒141底部並在籽晶處冷凝結晶以生長晶體（例如，如圖5和圖6中「D」所示）。

在一些實施例中，如圖6所示，在基於籽晶和原料熔體生長晶體的過程中（提拉生長階段），筒141側壁的至少部分通孔1411可以位於熔體中。通孔1411可以作為筒141內部的熔體與外部熔體的傳輸通道。

如前文所述，隨著提拉生長的進行，部分熔體會消耗，熔體液面會逐漸降低，導致液面附近的溫場波動明顯，導致晶體內出現雜質包裹體。相應地，在一些實施例中，感測元件可以監測晶體生長相關資訊，並將晶體生長相關資訊發送至處理元件。處理元件可以基於晶體生長相關資訊，控制提拉元件的提拉速度和/或旋轉速度以控制筒浸入原料熔體的浸入速度和/或浸入量，以維持原料熔體的液面恒定。例如，液位元感測器可以測量晶體生長過程中生長腔體內熔體的液面位置資訊和/或液面高度資訊，並將液面位置資訊和/或液面高度資訊發送至處理元件。當部分熔體消耗導致熔體液面高度低於初始熔體液面高度時，處理元件可以基於液面位置資訊和/或液面高度資訊計算熔體的消耗速度和/或消耗量，並進一步基於筒的厚度及其側壁與水平面的夾角等計算提拉元件的提拉速度，使筒浸入熔體的浸入速度與熔體的消耗速度相等和/或筒浸入熔體的浸入量與熔體的消耗量相等，以維持原料熔體的液面恒定，維持溫場穩定，保證晶體正常生長。

應當注意的是，上述有關流程900的描述僅僅是為了示例和說明，而不限定本說明書的適用範圍。對於本領域技術人員來說，在本說明書的指導下可以對流程900進行各種修正和改變。然而，這些修正和改變仍在本說明書的範圍之內。

實施例1

將SiC晶體生長的原料矽和助熔劑置於生長腔體內，並組裝晶體製備裝置。通過動力元件將黏接有籽晶的提拉元件下降至原料附近。通過加熱元件加熱生長腔體，使原料熔化形成熔體。在升溫化料階段，筒底部或其底部的石墨紙與熔體液面的距離在5 mm至10 mm範圍內。化料完成後，籽晶引晶面與熔體液面的距離在6 mm至12 mm範圍內。通過動力元件使提拉元件下降，籽晶觸碰石墨紙，使石墨紙落入熔體中。待預設時間（例如，0.5 h）之後，籽晶與熔體接觸並進行引晶。

籽晶與熔體接觸10 min至30 min後，通過動力元件使提拉元件旋轉且向上運動，以生長晶體。在提拉元件向上運動的過程中，筒會下降至部分浸入並溶解在熔體中。在提拉生長階段，感測元件監測晶體生長相關資訊，並將晶體生長相關資訊發送至處理元件。處理元件基於晶體生長相關資訊控制提拉元件的提拉速度和/或旋轉速度，以控制筒浸入原料熔體的浸入速度和/或浸入量，以維持原料熔體的液面恒定。

當連接件上的擋塊移動到石墨轉軸時，擋塊被卡住，筒停止下降，此時提拉生長階段結束。通過動力元件使提拉元件向上運動，將晶體從熔體中分離，得到無包裹體的SiC晶體。

本說明書實施例可能帶來的有益效果包括但不限於：（1）通過提拉元件和引導元件的傳動運動，使晶體生長在引導元件的筒內進行，改善溫場溫度，且通過傳動運動保持生長過程中的熔體液面穩定，提高晶體品質。（2）筒的直徑沿筒的底部至頂部的方向逐漸增大，在晶體生長過程中，揮發的矽蒸氣會向上運動至筒的側壁，相應阻止揮發的矽蒸氣運動至保溫元件，保證保溫元件的保溫性能和使用壽命。進一步地，在提拉生長階段，隨著提拉元件的上提，筒會下降至部分浸入熔體中，附著在筒側壁的矽可以對熔體進行矽補償，減輕熔體組分偏析現象。同時，筒可以起到熱反射屏的作用，可以降低熔體液面的過飽和度，避免熔體表面自發成核形成浮晶。（3）在提拉生長階段，隨著提拉元件的上提，部分筒會浸入熔體中。筒側壁的通孔浸入熔體中，通孔可以作為筒內部的熔體與外部熔體的傳輸通道。通孔還可以阻擋筒外部的浮晶進入筒的內部，維持晶體穩定生長。（4）筒的底部設置有石墨紙，在升溫化料階段，石墨紙可以阻擋揮發的矽蒸氣附著在籽晶表面，進一步可以保證晶體生長品質。在引晶階段，籽晶可以輕輕觸碰石墨紙使其落入並溶解在熔體中，以提供製備碳化矽晶體所需的原料碳。（5）處理元件可以基於晶體生長相關資訊（例如，液面位置資訊），控制提拉元件的提拉速度和/或旋轉速度以控制筒浸入原料熔體的浸入速度和/或浸入量，以維持原料熔體的液面恒定，以維持溫場穩定，保證晶體正常生長，提高晶體品質。需要說明的是，不同實施例可能產生的有益效果不同，在不同的實施例裡，可能產生的有益效果可以是以上任意一種或幾種的組合，也可以是其他任何可能獲得的有益效果。

上文已對基本概念做了描述，顯然，對於所屬技術領域中具有通常知識者來說，上述詳細揭露內容僅僅作為示例，而並不構成對本發明的限定。雖然此處並沒有明確說明，所屬技術領域中具有通常知識者可能會對本發明進行各種修改、改進和修正。該類修改、改進和修正在本發明中被建議，所以該類修改、改進、修正仍屬於本發明示範實施例的精神和範圍。

同時，本申請案使用了特定詞語來描述本發明的實施例。如「一個實施例」、「一實施例」、和/或「一些實施例」意指與本發明至少一個實施例相關的某一特徵、結構或特點。因此，應強調並注意的是，本說明書中在不同位置兩次或多次提及的「一實施例」或「一個實施例」或「一個替代性實施例」並不一定是指同一實施例。此外，本發明的一個或多個實施例中的某些特徵、結構或特點可以進行適當的組合。

同理，應當注意的是，為了簡化本發明揭露內容的表述，從而幫助對一個或多個發明實施例的理解，前文對本發明實施例的描述中，有時會將多種特徵歸併至一個實施例、附圖或對其的描述中。但是，這種揭露方式並不意味著本發明物件所需要的特徵比申請專利範圍中提及的特徵多。實際上，實施例的特徵要少於上述揭露的單個實施例的全部特徵。

一些實施例中使用了描述成分、屬性數量的數字，應當理解的是，此類用於實施例描述的數字，在一些示例中使用了修飾詞「大約」、「近似」或「大體上」來修飾。除非另外說明，「大約」、「近似」或「大體上」表明所述數字允許有±20%的變化。相應地，在一些實施例中，說明書和申請專利範圍中使用的數值參數均為近似值，該近似值根據個別實施例所需特點可以發生改變。在一些實施例中，數值參數應考慮規定的有效位數並採用一般位數保留的方法。儘管本發明一些實施例中用於確認其範圍廣度的數值域和參數為近似值，在具體實施例中，此類數值的設定在可行範圍內盡可能精確。

針對本申請案引用的每個專利、專利申請案、公開的專利申請案和其他材料，如文章、書籍、說明書、出版物、文件等，特此將其全部內容併入本申請案作為參考。與本申請案內容不一致或產生衝突的申請歷史文件除外，對本申請案申請專利範圍最廣範圍有限制的文件（當前或之後附加於本申請案中的）也除外。需要說明的是，如果本申請案附屬材料中的描述、定義、和/或術語的使用與本申請案所述內容有不一致或衝突的地方，以本申請案的描述、定義和/或術語的使用為準。

最後，應當理解的是，本發明中所述實施例僅用以說明本發明實施例的原則。其他的變形也可能屬於本發明的範圍。因此，作為示例而非限制，本發明實施例的替代配置可視為與本發明的教導一致。相應地，本發明的實施例不僅限於本發明明確介紹和描述的實施例。

100:晶體製備裝置 A:籽晶 B:原料熔體 C:矽蒸氣 D:晶體 a:箭頭 b:箭頭 d:箭頭 e:箭頭 f:箭頭 g:箭頭 h:距離 110:生長腔體 120:加熱元件 130:提拉元件 131:籽晶托 132:提拉桿 140:引導元件 141:筒 1411:通孔 1411’:最下端的通孔 1412:石墨紙 142:傳動機構 1421:連接環 1422:連接件 1423:轉軸 1424:擋塊 1425:支撐架 150:保溫元件 160:爐體 170:觀察元件 180:感測元件 800:溫度測量裝置 810:支撐元件 820:驅動元件 821:固定部件 822:絲桿 823:動力部件 830:溫度測量元件 900:流程 910:步驟 920:步驟 930:步驟 940:步驟

本發明將以示例性實施例的方式進一步說明，這些示例性實施例將通過附圖進行詳細描述。這些實施例並非限制性的，在這些實施例中，相同的編號表示相同的結構，其中：

[圖1]係根據本發明一些實施例所示的示例性晶體製備裝置的結構示意圖；

[圖2]係根據本發明一些實施例所示的示例性提拉元件和引導元件的結構示意圖；

[圖3]係根據本發明一些實施例所示的示例性升溫化料階段的示意圖；

[圖4]係根據本發明一些實施例所示的示例性引晶階段的示意圖；

[圖5]係根據本發明一些實施例所示的示例性提拉生長階段的示意圖；

[圖6]係根據本發明另一些實施例所示的示例性提拉生長階段的示意圖；

[圖7]係根據本發明一些實施例所示的示例性晶體生長結束的示意圖；

[圖8]係根據本發明一些實施例所示的示例性溫度測量裝置的結構示意圖；

[圖9]係根據本發明一些實施例所示的示例性晶體製備方法的流程圖。

圖中，100為晶體製備裝置，110為生長腔體，120為加熱元件，130為提拉元件，131為籽晶托，132為提拉桿，140為引導元件，141為筒，1411為通孔，1411’為最下端的通孔，1412為石墨紙，142為傳動機構，1421為連接環，1422為連接件，1423為轉軸，1424為擋塊，1425為支撐架，150為保溫元件，160為爐體，170為觀察元件，180為感測元件，800為溫度測量裝置，810為支撐元件，820為驅動元件，821為固定部件，822為絲桿，823為動力部件，830為溫度測量元件。

100:晶體製備裝置

A:籽晶

110:生長腔體

120:加熱元件

130:提拉元件

131:籽晶托

132:提拉桿

140:引導元件

150:保溫元件

160:爐體

170:觀察元件

180:感測元件

Claims (20)

1. 一種晶體製備裝置，包括： 生長腔體，用於放置原料； 加熱元件，用於加熱所述生長腔體； 提拉元件，用於提拉生長；以及 引導元件，所述引導元件與所述提拉元件傳動連接。
2. 如請求項1之晶體製備裝置，其中，所述引導元件包括筒，所述提拉元件至少部分位於所述筒內部。
3. 如請求項2之晶體製備裝置，其中，所述筒的直徑沿所述筒的底部至頂部的方向逐漸增大。
4. 如請求項2之晶體製備裝置，其中，所述筒的厚度在1 mm至3 mm範圍內。
5. 如請求項2之晶體製備裝置，其中，所述筒的側壁與水平面的夾角在100°至140°範圍內。
6. 如請求項2之晶體製備裝置，其中，所述筒的側壁設置有通孔。
7. 如請求項6之晶體製備裝置，其中，所述通孔的直徑在0.5 mm至2 mm範圍內。
8. 如請求項6之晶體製備裝置，其中，所述通孔與所述筒的底部的距離在3 mm至10 mm 範圍內。
9. 如請求項6之晶體製備裝置，其中，所述通孔的密度在3個/ cm ²至10個/ cm ²範圍內。
10. 如請求項2之晶體製備裝置，其中，所述筒的底部設置有石墨紙。
11. 如請求項10之晶體製備裝置，其中，所述石墨紙的厚度在100 μm至300 μm範圍內。
12. 如請求項2之晶體製備裝置，其中，所述引導元件還包括傳動機構，所述傳動機構與所述筒傳動連接以實現所述筒的上下運動。
13. 如請求項12之晶體製備裝置，其中，所述傳動機構包括： 連接環，位於所述筒的頂部側壁處和所述提拉元件上； 連接件，與所述連接環連接； 轉軸，位於所述生長腔體上部的支架上且與所述連接件連接；以及 擋塊，位於所述連接件上，與所述轉軸配合作用以阻擋所述連接件的運動。
14. 如請求項1之晶體製備裝置，其中，所述裝置還包括： 支撐元件，用於支撐所述生長腔體； 驅動元件，用於驅動所述支撐元件的上下移動；以及 溫度測量元件，用於測量所述生長腔體內的溫度。
15. 一種溫度測量裝置，包括： 支撐元件，用於支撐生長腔體； 驅動元件，用於驅動所述支撐元件的上下移動；以及 溫度測量元件，用於測量所述生長腔體內的溫度。
16. 一種晶體製備方法，包括： 將原料置於生長腔體內； 將黏接有籽晶的提拉元件下降至所述原料附近，其中， 所述提拉元件與引導元件傳動連接且至少部分位於引導元件內； 加熱所述生長腔體以形成原料熔體； 通過所述提拉元件和所述引導元件的傳動運動，基於所述籽晶和所述原料熔體生長晶體。
17. 如請求項16之晶體製備方法，其中，所述引導元件包括筒，黏接有所述籽晶的所述提拉元件至少部分位於所述筒內部，所述筒的側壁設置有通孔。
18. 如請求項17之晶體製備方法，其中， 在所述原料熔化形成所述原料熔體的過程中，所述籽晶位於所述通孔下方。
19. 如請求項17之晶體製備方法，其中， 在基於所述籽晶和所述原料熔體生長晶體的過程中，至少部分所述通孔位於所述原料熔體中。
20. 如請求項17之晶體製備方法，其中，通過所述提拉元件和所述引導元件的傳動運動，基於所述籽晶和所述原料熔體生長晶體包括： 通過控制所述提拉元件的提拉速度，控制所述筒浸入所述原料熔體的浸入速度和/或浸入量，以維持所述原料熔體的液面恒定。

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