单晶生长炉的加热体结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103160920A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103160920103160920A(43)申请公布日2013.06.19(21)申请号201310093631.8(22)申请日2013.03.22(71)申请人管文礼地址222000江苏省连云港市海州区海州开发区瀛洲南路122号科创公司(72)发明人管文礼(74)专利代理机构南京众联专利代理有限公司32206代理人刘喜莲(51)Int.Cl.C30B17/00(2006.01)C30B29/20(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图3页附图3页(54)发明名称单晶生长炉的加热体结构(57)摘要本发明是一种单晶生长炉的加热体结构，包括主加热装置和副加热装置，所述的主加热装置由若干U型主加热棒和主电极汇流排组成的鸟笼式结构，每根U型主加热棒由钨棒弯曲形成，U型主加热棒的上端与主电极汇流排连接；所述的副加热装置套设在主加热装置的下部外侧，副加热装置包括由上向下设置的2-8圈副加热棒，副加热棒的端部通过加热棒夹紧块连接在副电极汇流排上，副电极汇流排上设有与副加热电极相连的电极座连接孔。本发明通过两个独立的加热装置，形成可调的径向和轴向温度梯度的合成热场，满足在长晶过程中所需要的径向和轴向温度梯度与动态固液界面位置的匹配要求，有效的提高热场的有效可控性和提高晶体的成晶率。CN103160920ACN103692ACN103160920A权利要求书1/1页1.一种单晶生长炉的加热体结构，其特征在于：包括主加热装置和副加热装置，所述的主加热装置由若干U型主加热棒和主电极汇流排组成的鸟笼式结构，每根U型主加热棒由钨棒弯曲形成，U型主加热棒的上端与主电极汇流排连接；所述的副加热装置套设在主加热装置的下部外侧，副加热装置包括由上向下设置的2-8圈副加热棒，副加热棒的端部通过加热棒夹紧块连接在副电极汇流排上，副电极汇流排上设有与副加热电极相连的电极座连接孔。2.根据权利要求1所述的单晶生长炉的加热体结构，其特征在于：副电极汇流排设有两组，对称设置。3.根据权利要求1所述的单晶生长炉的加热体结构，其特征在于：所述的副加热棒为弧形棒结构。4.根据权利要求1所述的单晶生长炉的加热体结构，其特征在于：所述的副加热棒为波浪形棒结构。5.根据权利要求1所述的单晶生长炉的加热体结构，其特征在于：所述的电极座连接孔设在副电极汇流排的上端或下端。6.根据权利要求1所述的单晶生长炉的加热体结构，其特征在于：所述的副加热棒设有4圈。2CN103160920A说明书1/4页单晶生长炉的加热体结构技术领域[0001]本发明涉及一种单晶生长炉，特别涉及一种单晶生长炉的加热体结构。背景技术[0002]目前单晶炉晶体生长可归纳为九种方法（见表一），1、焰熔法(浮融區長晶法)，2、柴氏拉晶法GZ，3、，4、泡生法KY，5、坩埚下降法（VGF），6、坩埚下降法（VGF），7、水平區熔法HBM，8、垂直水平法（VHGF），9、导向温梯法（TGT）。其中泡生法和柴氏提拉法为蓝宝石长晶技术的主流，但是现有的主要是依赖人工手动操作，晶体成品优良率低，生长晶体尺寸较小。[0003]表一：蓝宝石晶体生长工艺优缺点比较在单晶生长的九种方法中，除第八种的垂直水平法外，热场结构已经决定了在不同的加热功率情况下的温度梯度，即在不同的阶段的电压或功率已经形成了固定的轴向和径向温度梯度，不能分别调整轴向和径向温度梯度，生产大规格的晶体时易出现因内部应力过大导致晶体开裂和位错。而第八种垂直水平的晶体生长方法类似导向温梯法（TGT）生长蓝宝石，而这种是以定向（非上部引晶）籽晶诱导熔体结晶的方法，其籽晶的定向不是通过在3CN103160920A说明书2/4页溶体的表面上部进行引晶形成的（非泡生法），不能完全发挥籽晶的遗传基因，容易产在生长晶过程中的内部缺陷，并且这种热场的结构是把籽晶置于被溶晶体的下方，控制籽晶溶化的部分难度较大，晶体的成品率不利于提高。[0004]目前生产较高质量的单晶晶体（如蓝宝石单晶）主要是选用泡生法。晶体的生长关键技术是热场结构，国内外单晶生产主要热场结构主要有二种形式，一种是鸟笼式单热场加热方式，另一种是筒体式上下或上中下多加热器热场分别控制的方式。轴向温度梯度主要是坩埚盖与上部的热场结构（保温与散热功能）和加热器的结构所形成的，常规的坩埚盖与上部的热场结构所产生的轴向温度梯度是不可调整的，而加热器所形成的轴向温度梯度是由加热器的结构所决定的，单一加热器是以一定的功率或温度变化率进行调整，其径向温度梯度是随着轴向温度梯度的调整而变化，这种单一加热器不能满足大规格晶体在不同长晶阶段匹配径向与轴向温度梯度和动态固液界面位置的要求