一种蓝宝石晶体生长热场结构及其生长方法技术

本发明专利技术公开一种蓝宝石晶体生长热场结构及其生长方法，包括坩埚的侧、顶和底部均设置加热器，分别为侧加热器、顶加热器和底加热器，这些加热器可独立控制功率。所述生长方法中原位退火包括：侧和底加热器分别缓慢降低功率，顶加热器缓慢增加功率，直到顶部测温单元测温度达1900℃，降温过程下降不超过20℃/hr；顶、侧、底加热器功率不变，维持20hr；顶、侧、底加热器分别缓慢降低功率，直到顶部测温单元测温度达1000℃，降温过程下降不超过20℃/hr；顶、侧、底加热器功率不变，维持20hr；顶、侧、底加热器分别缓慢降低功率到零，冷却到晶体常温，降温过程下降不超过30℃/hr。

【技术实现步骤摘要】
一种蓝宝石晶体生长热场结构及其生长方法
本专利技术是关于晶体生长制造领域，特别涉及蓝宝石晶体生长热场结构及其生长方法。
技术介绍
蓝宝石晶体是现代工业重要的基础材料，蓝宝石强度高、硬度大、耐冲刷，被广泛应用于红外窗口装置、卫星空间技术、高强度激光窗口材料。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。随着特种光学窗口对蓝宝石材料提出更大尺寸、更低残余应力的要求，300kg以上蓝宝石晶体特别是600kg-700kg超大蓝宝石晶体的开发也具有很紧迫的意义。但600kg-700kg超大蓝宝石晶体面临晶体开裂、残余应力大等瓶颈。蓝宝石晶体生长本身需要在熔体和晶体中形成一定的温度梯度，以保证形成晶体生长的驱动力，但同时温度差异又会在晶体内部形成热应力，对后续的蓝宝石制品加工造成不利的影响，一般需要对蓝宝石制品进行再退火。当残余热应力大于蓝宝石晶体许用应力时，还会造成晶体开裂，随着蓝宝石晶体尺寸的增大越明显，晶体开裂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓝宝石晶体生长热场结构，包括用于盛放晶体的坩埚、籽晶杆、加热器和设置在加热器外围的保温体，其特征在于：在坩埚的侧部、顶部和底部均设置加热器，分别为侧加热器、顶加热器和底加热器，并且这些加热器可独立控制功率。/n

【技术特征摘要】
1.一种蓝宝石晶体生长热场结构，包括用于盛放晶体的坩埚、籽晶杆、加热器和设置在加热器外围的保温体，其特征在于：在坩埚的侧部、顶部和底部均设置加热器，分别为侧加热器、顶加热器和底加热器，并且这些加热器可独立控制功率。


2.根据权利要求1所述的生长热场结构，其特征在于：还包括分别设置在保温体顶部和底部的顶部测温单元和底部测温单元。


3.根据权利要求2所述的生长热场结构，其特征在于：所述顶部测温单元和底部测温单元均采用双色红外测温仪，测温范围为800℃-2500℃。


4.根据权利要求1-3任一一项所述的生长热场结构，其特征在于：顶部加热器和保温体顶部设有测温通道，底部加热器和保温体底部设有测温通道，测温通道供顶部测温单元和底部测温单元测定晶体不同部位或坩埚温度。


5.权利要求1-4任一一项所述的生长热场结构的生长方法，所述生长方法包括准备工作-引晶-扩径生长-等径生长-晶体收尾-原位退火，其特征在于：所述原位退火步骤包括：
退火阶段1：侧部加热器和底部加热器分别缓慢降低功率，顶部加热器缓慢增加功率，使得晶体温度缓慢下降，直到顶部测温单元测得蓝宝石晶体温度达到1900℃，在降温过程中保证蓝宝石晶体温度下降幅度不超过20℃/hr；
退火阶段2：保持顶部加热器、侧部加热器、底部加热器功率不变，维持2...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳鹏根，张俊，曹建伟，石刚，宋建军，付春雷，
申请(专利权)人：内蒙古晶环电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15