用于在坩埚的内部容积的一部分内形成晶锭的坩埚。坩埚具有形成内部容积的坩埚基材。坩埚基材通过设置于晶锭和坩埚基材之间的屏障涂层与晶锭分隔开。屏障涂层具有与所述坩埚基材的表面相一致而与所述表面上的表面特征的形状无关的无针孔的适形的厚度，所述屏障涂层具有比所述晶锭的熔点更高的熔点。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
公开的实施例大体涉及，并且更具体地涉及 用于晶体生长设备中的。
技术介绍
熔炉系统(例如晶体生长系统）以及其他过程之中的方法被用作例如蓝宝石或者 其他晶体的晶体的生长的制造系统和技术。这样的系统可以包括将籽晶放置在坩埚内并且 进一步将填料放置在坩埚内，其中填料连同籽晶被加热从而形成熔体，且同时保持籽晶的 一部分完好无损。熔体被维持在与籽晶均质的温度并且以受控方式被冷却，以便使得籽晶 连续生长成较大的晶体。问题在于，在熔化过程或其他阶段期间，坩埚材料可能会污染晶体 材料。另一问题在于，一旦冷却就可能难以在没有过大困难且不损坏或毁坏晶体或坩埚的 情况下从坩埚移除最终的较大晶体。因此，需要一种晶体生长系统，其在没有过大损坏和费 用的情况下制造高纯度晶体。 【附图说明】 结合附图，在下述描述中将解释实施例的上述方面和其他特征。 图1示出示例性晶体生长系统的视图； 图2示出坩埚沉积系统的视图； 图3示出坩埚沉积系统的视图； 图4示出坩埚的俯视图； 图5示出坩埚的截面图； 图6示出坩埚的截面图； 图7示出坩埚的截面图； 图8示出坩埚壁的局部截面图； 图9示出坩埚的截面图； 图10示出在晶锭移除系统中的坩埚的局部截面图； 图11示出晶锭移除系统的视图；以及 图12不出流程图。 【具体实施方式】 虽然将参考附图中示出的实施例描述本专利技术实施例，但是应该理解的是，实施例 能够被实现成实施例的许多替代性形式。此外，可以使用任何合适尺寸、形状或者类型的元 件或材料。 现在参考图1，示出了晶体生长系统200,其适合于使用本专利技术公开的实施例的制 造过程。示例性晶体生长系统200可以是用于使得单个晶体(例如蓝宝石或其他晶体)生长 的熔炉。晶体生长系统200具有形成腔室的外壳202,在晶体生长过程期间所述外壳可以根 据需要被冷却。在腔室202内的是绝热元件204、加热元件206和坩埚210,其中坩埚210 可以具有在下文被进一步详述的特征。例如，系统200可以具有在2011年7月28日公布 的且名称为Crystal Growth Methods and Systems的美国专利公布 2011/0179992A1 中 所公开的特征，该文献的全部内容被并入本文以供参考。在操作中，籽晶212(例如蓝宝石） 可以根据需要被定向并且放置在坩埚的底部上位于内部并且被填料214围绕且覆盖。坩埚 被加热到稍高于填料的熔化温度以用于均质化且同时保持籽料212的一部分完好无损。坩 埚210的底部以预定速率被冷却，这例如通过从加热区域206抽出坩埚210或者通过受控 地冷却坩埚的底部或其他部分实现，其中，当熔体随着温度降低而以冷却速率固化时，晶体 生长，最终在坩埚210内形成晶体晶锭220。在操作中，可以通过毁坏坩埚210从坩埚210 移除晶锭220,或者可以以如下文被详细描述的方式在不毁坏或损坏坩埚的情况下使得晶 锭被移除从而坩埚可以被再次使用。一旦被移除，则较大的晶体晶锭220可以被掏芯以便 产生大致筒形锭以及被切片或其他方式切割以便产生晶片或其他适当形状。使用所公开的 实施例并且如参考带涂层坩埚210所描述的，与使用无涂层坩埚相比，包芯锭会较大并且 产生较高产量。 蓝宝石晶锭的制造发生在熔炉200内在大约2200摄氏度的高温下达一段时间。生 料蓝宝石214设置于具有钥基材料的模制坩埚210内，所述模制坩埚又被安装在腔室202 内，该腔室202具有熔炉模块，该熔炉模块具有受控环境(例如，真空或惰性环境）且具有受 控温度。熔融材料可以与无涂层金属坩埚的基材反应，从而形成金属氧化物，其中来自无涂 层坩埚的金属氧化物可以溶解且扩散到熔融材料内。在这个过程期间蓝宝石的熔体将其外 表面结合到无涂层坩埚的氧化钥表面，从而形成牢固结合。这种强结合需要使得无涂层钥 坩埚破裂，以移除蓝宝石晶锭220。而且，这种金属氧化物层会污染蓝宝石晶锭的原始外部 区域，从而影响产量。在这个过程中也可能会损失无涂层坩埚，并且其仅能够作为废料被回 收，这样坩埚的单位成本是非常高的。在所公开的实施例中，坩埚210可以具有基材，例如 具有一个或更多个涂层(例如，一个或更多个屏障涂层）的钥。在一种实施例中，屏障涂层 由20-50nm的ALD (原子层沉积）涂层构成。这里，ALD屏障层防止了在晶体生长过程期间 的金属氧化物的交叉污染，从而有效地将钥壁隔离于蓝宝石晶锭。在替代性实施例中，可以 提供一个或更多个层，例如可以提供一个或更多个屏障层或者释放层/脱模层。例如，可以 设置钥坩埚实施例，其施加有屏障层，例如通过ALD、等离子体增强ALD或其他合适过程产 生的钌、锇、铑和铱层。例如，通过使用带有Ru (EtCp)2的NH3 (氨)作为前体成分(从其提 取钌且敷设钌)，可以通过使用等离子体增强ALD来施加 Ru。因为蓝宝石晶体生长具有相对 长的工艺周期，例如，15天的晶体生长过程，因此例如通过Ru或替代性地具有比蓝宝石或 其他所需晶体更高熔点的任意适当贵金属，可以提供具有比蓝宝石更高熔点且相对于蓝宝 石晶体生长过程是惰性的低溶解涂层。这里，具有比铝氧化物(蓝宝石）高得多的熔点的贵 金属不容易氧化，实际上不会溶解在晶体成分内或在晶体成分内交互反应，从而使其适于 较长的工艺时间。然而，散料或由这些金属（例如钌、铟或铑）制成的完整坩埚对于这种尺 寸的坩埚而言可能是成本高昂的。此外，因为坩埚可以是消耗性的，所以所用的任意贵金属 也是消耗性的。因此，相比于制造贵金属坩埚，通过使用这些稀有金属的超薄涂层或应用可 以给坩埚涂层提供较低成本。ALD过程是气密密封的或者是无针孔涂层，并且提供完全覆 盖而与表面特征无关。ALD能够薄达1埃直至1微米或者更多，这取决于工艺时间。这里， 涂层可以尽可能薄，但具有最大厚度以便防止钥和蓝宝石晶锭之间的交互反应。例如，可以 应用20nnT50nm的涂层或其他尺寸涂层，出于成本考虑可以更薄，为了减少或阻止交互反 应则可以更厚。在替代性实施例中，可以使用其他表面镀膜方法，例如电化学沉积或CVD例 如高达lOOnm或其他尺寸、或镀膜至高达微米以便尽可能接近无针孔或者其他情况，但 是相比于ALD过程会使用额外的昂贵材料。原子层沉积的示例性过程被公开于Marsh等人 的名称为 Process for low temperature atomic layer deposition of RH，'的在 2003 年12月2日授权的美国专利号6, 656, 835中，该文献的全部内容并入本文以供参考。原子 层沉积的另一示例性过程被公开于在Electrochemical and Solid-State Letters, 7 (4) C46-C48 (2004)中的 Kwon 等人的名称为PLASMA-ENHANCED ATOMIC LAYER DEPOSITION OF RUTHENIUM THIN FILMS的文献中，其全部内容并入本文以供参考。原子层沉积的另一示例 性过程被公开于在 Journal of The Electrochemical Society, 151(8) G489-G492 (2004) 中的 Aa本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可重复使用的坩埚，所述坩埚用于在所述坩埚的内部容积的一部分内形成晶锭，所述坩埚包括：形成所述内部容积的坩埚基材；屏障涂层，所述屏障涂层设置于所述基材上，以使得所述坩埚基材通过设置于所述晶锭和所述坩埚基材之间的所述屏障涂层而与所述晶锭分隔开；以及，所述屏障涂层具有与所述坩埚基材的表面相一致而与所述表面上的表面特征的形状无关的无针孔的适形且均匀的厚度，所述屏障涂层具有比所述晶锭的熔点更高的熔点。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.09 US 61/532,698;2011.09.23 US 61/538,251;1. 一种可重复使用的坩埚，所述坩埚用于在所述坩埚的内部容积的一部分内形成晶 锭，所述坩埚包括： 形成所述内部容积的坩埚基材； 屏障涂层，所述屏障涂层设置于所述基材上，以使得所述坩埚基材通过设置于所述晶 锭和所述坩埚基材之间的所述屏障涂层而与所述晶锭分隔开；以及， 所述屏障涂层具有与所述坩埚基材的表面相一致而与所述表面上的表面特征的形状 无关的无针孔的适形且均匀的厚度，所述屏障涂层具有比所述晶锭的熔点更高的熔点。2. 根据权利要求1所述的坩埚，其中，所述表面包括设置在所述屏障涂层和所述坩埚 基材之间的扩散屏障涂层，其中所述扩散屏障涂层防止在所述屏障涂层和所述坩埚基材之 间的交互扩散。3. 根据权利要求1所述的坩埚，其中，所述屏障涂层具有为可选的η个单晶层厚度的 厚度。4. 根据权利要求1所述的坩埚，其中，所述屏障涂层相对于所述晶锭是基本不溶解 的。5. 根据权利要求1所述的坩埚，其中，所述屏障涂层具有足以防止所述晶锭和所述坩 埚基材之间的交互反应的厚度。6. 根据权利要求1所述的坩埚，其中，所述屏障涂层具有小于500nm的厚度。7. 根据权利要求1所述的坩埚，其中，在所述屏障涂层和所述坩埚基材之间不存在原 生氧化物的情况下，在所述坩埚基材上提供所述屏障涂层。8. -种用于在坩埚的内部容积的一部分内形成蓝宝石晶锭的坩埚，所述坩埚包括： 形成所述内部容积的钥基材； 贵金属屏障涂层，所述贵金属屏障涂层设置于所述钥基材上，以使得所述钥基材通过 设置于所述蓝宝石晶锭和所述钥基材之间的所述贵金属屏障涂层而与所述蓝宝石晶锭分 隔开；以及 所述贵金属屏障涂层具有与所述坩埚基材的表面相一致的无针孔、非多孔性且均匀的 适形厚度，所述贵金属屏障涂层具有比所述蓝宝...
【专利技术属性】
技术研发人员：RB布拉姆霍尔，D富克斯，W范登赫克，
申请(专利权)人：英诺文特科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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