用于生长人工制造的单晶、特别是蓝宝石单晶的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于生长至少一种人工制造的单晶、特别是蓝宝石单晶的装置(1)，该装置包括：——至少一个坩埚壁(4)，所述坩埚壁(4)具有敞开的第一端部区域(5)和在纵轴线(7)的方向上与所述第一端部区域间隔开距离地设置的底部侧的第二端部区域(6)，其中，在关于所述纵轴线(7)的横截面中看由所述至少一个坩埚壁(4)限定坩埚壁内表面(8)，并且在坩埚壁厚度(10)方面与所述坩埚壁内表面间隔开距离地限定坩埚壁外表面(9)，——至少一个坩埚底部(12)，所述坩埚底部(12)布置在底部侧的第二端部区域(6)中，并且由所述坩埚壁(4)和所述坩埚底部(12)限定用于形成单晶的容纳空间(11)，其中，所述坩埚壁(4)在其整个延伸上具有保持不变的导热能力和/或相同的机械特性。变的导热能力和/或相同的机械特性。变的导热能力和/或相同的机械特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生长人工制造的单晶、特别是蓝宝石单晶的装置


[0001]本专利技术涉及一种用于在腔室中生长一种或多种人工制造的单晶、特别是蓝宝石单晶的装置，该装置包括：
[0002]——一个或多个薄壁坩埚，例如在WO201567552A1中所述，每个坩埚具有坩埚壁，该坩埚壁具有敞开的第一端部区域和在纵轴线的方向上与第一端部区域间隔开距离地设置的底部侧的第二端部区域，其中，在关于所述纵轴线的横截面中看由所述坩埚壁限定坩埚壁内表面，并且在坩埚壁厚度方面与坩埚壁内表面间隔开地限定坩埚壁外表面，
[0003]——各一个坩埚底部，该坩埚底部布置在底部侧的第二端部区域中，并且
[0004]其中，由坩埚壁和坩埚底部限定用于形成单晶的容纳空间。

技术介绍

[0005]由现有技术例如KR102017
‑
0026734A已知制造大单晶，例如用于制造晶片的大单晶。
[0006]由现有技术例如KR102017
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0026734A已知制造大单晶，例如用于制造晶片的大单晶。众所周知，对这些晶体的质量要求非常高，因此在现有技术中描述了各种不同的用于制造这些晶体的方法和装置。一种方法在此规定在坩埚中提供和熔化”原材料”。然后通过受控制地冷却坩埚中的熔体，在坩埚自身中产生单晶。为此所使用的装置不同地设计。例如，US2013/152851A1描述了一种用于制造硅单晶的装置，该装置具有绝缘室，在该绝缘室中布置有一个或多个坩埚并且加热元件布置在所述一个或多个坩埚旁边和上方。在上部加热元件与所述一个或多个坩埚之间还布置有反射器，以便将从所述一个或多个坩埚辐射出的热能再次反射到所述一个或多个坩埚中并且因此改善单晶生长的能量效率。
[0007]WO2015067552A1描述了一种用于制造一个或多个蓝宝石单晶的装置，该装置包括腔室、布置在该腔室中的其中包含有氧化铝熔体的坩埚、布置在该坩埚外部以加热坩埚的加热装置和布置在生长在坩埚中的单晶上方以向单晶供热的供热单元。在该装置中也设置有反射器，该反射器将在腔室中产生的热反射至单晶的表面。常规解决方案的缺点在于，在晶体生长期间在沿坩埚壁的高度延伸的焊缝的区域中在晶体中形成缺陷，这些缺陷在晶锭制造完成之后必须通过对其进行磨削被去除。

技术实现思路

[0008]本专利技术的任务是，生产一种在品质方面非常高质量的单晶、提高产率并且在总体上降低每生产一个单晶的能量消耗。
[0009]根据本专利技术，该任务通过开头提及的类型的装置通过如下方式来解决，即所述至少一个坩埚壁在其整个延伸上具有保持不变的导热能力和/或相同的机械特性。
[0010]通过根据本专利技术的解决方案，可以避免在晶体生长期间沿坩埚壁中的不连续点(例如焊缝)在单晶中形成缺陷。因此，由于晶锭的较少或根本没有缺陷的区域需要被去除，如这在传统解决方案中是所需的并且获得较大的晶片，所以关于晶锭横截面面积的产量变
得较高。因此，关于从晶锭切出的晶片的面积的能量需求也降低。
[0011]根据本专利技术的方案，通过在一个炉中布置多个坩埚，也可以在一个炉中同时生长多个晶体。
[0012]根据本专利技术的一个优选的变型方案，坩埚壁内表面在其整个面上具有同类型的表面构型。通过这种变型方案，有利于晶体的表面附近区域中如在径向方向上看无干扰的晶体生长。
[0013]根据本专利技术的另一个有利的实施方式可以规定，坩埚壁自身环形闭合地并且无缝地构造。通过除去焊缝，可以实现没有不连续部位的坩埚壁，由此有利于无杂质的晶体生长。
[0014]本专利技术的一个进一步改进方案在于，坩埚壁在其整个延伸上具有类似的结构构造。
[0015]根据一个特别优选的实施方式，坩埚壁可以由铱(Ir)、钨(W)或钼(Mo)制成。
[0016]为了制造特别均匀的坩埚壁，已被证明有利的是，坩埚壁通过离心铸造方法制成。
[0017]该方法的能量效率能够通过以下方式得到改进，即坩埚向上敞开并且在该坩埚上方布置有至少一个上加热元件，其中，在所述上加热元件与坩埚之间布置有用于产生均匀的热量分布的热扩散元件。这种变型方案能够实现直接加热坩埚内部，从而能够实现特别有效地将热量输入到熔体或基础材料中。
[0018]在品质方面特别高质量的晶体能够通过以下方式实现，即在一个/多个坩埚的底部区域中布置籽晶或籽晶形成一个/多个坩埚的底部，其中，籽晶(或晶种)的结晶c轴对应于坩埚的在坩埚壁的高度方向上延伸的纵轴线定向。
[0019]晶体的质量能够通过以下方式进一步得到改善，即籽晶基本上盘形地构造，
[0020]——籽晶具有第一平坦侧和第二平坦侧；
[0021]——籽晶具有纵向中轴线，该纵向中轴线在从所述第一平坦侧到所述第二平坦侧的方向上形成，其中，籽晶的c轴与籽晶的纵向中轴线重合。
附图说明
[0022]为了更好地理解本专利技术，借助下述附图详细阐述本专利技术。
[0023]分别以极度简化的示意图示出：
[0024]图1以剖视图示出用于人工制造的蓝宝石晶体生长的装置的第一可能的实施例；
[0025]图2以剖视图示出用于人工制造的蓝宝石晶体生长的装置的第二可能的构型；
[0026]图3以剖面图示出用于人工制造的蓝宝石晶体生长的装置的第三实施例。
具体实施方式
[0027]开始要确定的是，在不同地描述的实施方式中相同的部件设有相同的附图标记或相同的构件名称，其中，在整个说明书中包含的公开内容能够符合意义地转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同部件上。在说明书中选用的位置表述、如例如上、下、侧等也涉及当前说明以及示出的附图，并且所述位置表述在位置变化时能合理地转移到新的位置。
[0028]在图1中示出装置1的第一实施例，该装置用于或构造用于晶体、特别是人工制造
的蓝宝石晶体生长。蓝宝石具有化学式Al2O3并且在自然中出现并且尤其是用作宝石或类似物。
[0029]合成制造或人工制造是从所谓的基础材料2开始进行，该基础材料可以具有块的、颗粒的至粉末形的结构。也可以使用更大的块以实现更好的填充密度。将基础材料2引入到通常称为坩埚3的容纳装置或容纳容器中并且在那里借助热量输送以已知的方式熔化。
[0030]冷却熔体，熔体在下面用字母“S”表示，并且在该过程中发生晶体“K”的固化和形成。这种晶体“K”优选为氧化铝(Al2O3)的单晶形式。合成制造的蓝宝石晶体“K”具有莫氏硬度为9的硬度值。此外，由此制造的产品，例如晶片、钟表玻璃、壳体、发光二极管等，具有高的耐刮性。优选形成具有玻璃般透明特性或者根据添加物具有有色外观的晶体“K”。
[0031]装置1包括坩埚壁4，该坩埚壁具有第一端部区域5和与其间隔开布置的第二端部区域6。在这两个端部区域5与6之间延伸有纵轴线7。坩埚3布置在炉中并且可以借助加热元件加热。在此为了完整性应指出，装置1还包括其它元件，例如控制和/或调节单元等，但因为这些元件可以对应于现有技术，所以在本说明书中不再进一步探讨，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于生长至少一种人工制造的单晶、特别是蓝宝石单晶的装置(1)，该装置包括：——至少一个坩埚壁(4)，所述坩埚壁(4)具有敞开的第一端部区域(5)和在纵轴线(7)的方向上与所述第一端部区域间隔开距离地设置的底部侧的第二端部区域(6)，其中，在关于所述纵轴线(7)的横截面中看由所述至少一个坩埚壁(4)限定坩埚壁内表面(8)，并且在坩埚壁厚度(10)方面与所述坩埚壁内表面间隔开距离地限定坩埚壁外表面(9)，——至少一个坩埚底部(12)，所述坩埚底部(12)布置在底部侧的第二端部区域(6)中，并且——其中，由所述至少一个坩埚壁(4)和所述至少一个坩埚底部(12)限定用于形成单晶的容纳空间(11)，其特征在于，所述至少一个坩埚壁(4)在其整个延伸上具有保持不变的导热能力和/或相同的机械特性。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述坩埚壁内表面(8)在其整个面上具有同类型的表面构型。3.根据权利要求1或2或所述的装置，其特征在于，所述坩埚壁(4)自身环形闭合地并且无缝地构造。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述坩埚...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：法梅泰克有限公司，
类型：发明
国别省市：