一种基于籽晶替换方案的导膜法蓝宝石晶体生长炉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110923815A(43)申请公布日2020.03.27(21)申请号201911066882.0(22)申请日2019.11.04(71)申请人南京同溧晶体材料研究院有限公司地址210000江苏省南京市溧水区东屏镇金港路22号(72)发明人徐军赵衡煜王东海李东振王庆国(74)专利代理机构南京中律知识产权代理事务所(普通合伙)32341代理人沈振涛(51)Int.Cl.C30B29/20(2006.01)C30B15/34(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种基于籽晶替换方案的导膜法蓝宝石晶体生长炉(57)摘要本发明提供了一种基于籽晶替换方案的导膜法蓝宝石晶体生长炉，包括基座、坩埚、模具、籽晶、籽晶杆、籽晶替换盘、升降机、晶体生长炉腔体。在坩埚熔体充足的前提下，可更换籽晶多次下种并持续生长3次，极大的提高蓝宝石晶体的生长效率。同时，本发明能够实型一锅晶体生长完成后设备不降温，通过机械传动方式更换籽晶，再次下种，重复晶体生长过程，解决生产中升温降温过程的时间消耗，提高生产效率。CN110923815ACN110923815A权利要求书1/1页1.一种基于籽晶替换方案的导膜法蓝宝石晶体生长炉，其特征在于：包括基座(1)、坩埚(2)、模具(3)、籽晶(5)、籽晶杆(6)、籽晶替换盘(7)、升降机(8)、晶体生长炉腔体(10)；所述基座(1)固定设置在晶体生长炉腔体(10)底部的外侧，一端连接有坩埚(2)；所述坩埚(2)固定安装在晶体生长炉腔体(10)内部，且内部设置有模具(3)；所述籽晶替换盘(7)固定安装在晶体生长炉腔体(10)的顶端，设置有多组通孔，每组通孔内固定安装有一组籽晶杆(6)，其中一组籽晶杆(6)设置在模具(3)正上方；所述升降机(6)连接籽晶替换盘(8)上的籽晶杆(6)，用于多组籽晶杆(6)的升降调整。2.根据权利要求1所述的一种基于籽晶替换方案的导膜法蓝宝石晶体生长炉，其特征在于：所述晶体生长炉腔体(10)的腔体(9)为不锈钢腔体，内部设置有循环水冷却装置。3.根据权利要求1所述的一种基于籽晶替换方案的导膜法蓝宝石晶体生长炉，其特征在于：所述晶体生长炉腔体(10)还设置有生长腔炉门和观察窗，观察窗口用于实时监控晶体生产过程。4.根据权利要求1所述的一种基于籽晶替换方案的导膜法蓝宝石晶体生长炉，其特征在于：所述籽晶杆(6)为钼籽晶杆，长度设置为65-105cm，设置有2-3组籽晶杆(6)；其中一组籽晶杆(6)的工作槽内装有的籽晶(5)位于模具(3)的正上方。2CN110923815A说明书1/4页一种基于籽晶替换方案的导膜法蓝宝石晶体生长炉技术领域[0001]本发明属于晶体生长领域，特别涉及一种基于籽晶替换方案的导膜法蓝宝石晶体生长炉。背景技术[0002]蓝宝石(Sapphire)是一种氧化铝(α-Al2O3)的单晶，又称刚玉，是一种具有集优良光学、物理和化学性能的独特结合体。作为最硬的氧化物晶体，人造蓝宝石由于其光学和物理特性而被运用于各种要求苛刻的领域，可在高温下保持其高强度、优良的热属性和透过率，有着很好的热特性，极好的电气特性和介电特性，且防化学腐蚀。随着科学技术的迅猛发展，人造蓝宝石(Al2O3)晶体已成为现代工业，尤其是微电子及光电子产业极为重要的基础材料，被广泛的应用于红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料。其独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能使蓝宝石晶体成为实际应用的半导体GaN/Al2O3发光二极管(LED)，大规模集成电路SOI和SOS及超导纳米结构薄膜等最为理想的衬底材料。[0003]伴随光学革命的到来，人造蓝宝石作为新材料的领军代表，其光学、理化、机械等性能十分优异，在航天、军工、衬底、医疗器械、精密机械、奢侈品等领域应用十分广泛，其市场正在迅速爆发。LED行业的最大利润和当前市场需求集中在人造蓝宝石衬底片上，促使世界范围内的产能集中转移到衬底领域。目前奢侈品人造蓝宝石概念和医疗器械的发展也正在迅速推动人造蓝宝石的需求。[0004]人造蓝宝石晶体生长方法主要采用KY法(Kyropoulosmethod,泡生法)、HEM法(HeatExchangerMethod，热交换法)、EFG法(Edge-definedFilm-fedGrowth，导模法)、CZ法(Czochralskimethod，提拉法)等，技术均有数十年历史较为成熟。其中导模法是从熔体人工制取单晶材料的方法之一，即“边缘限定薄膜供料生长”技术，简称EFG法，主要用于生长特定形状的晶体，实际上它是提拉法的一种变形。导模法的工作原理是将原料放入坩埚中加热融化，熔体沿一模具在毛细作用下上升至模具顶端，在模具