[发明专利]长晶装置及晶体制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关一种长晶装置及晶体制造方法，且特别是有关于一种能调整坩锅内熔汤表面温梯分布的长晶装置及晶体制造方法。

背景技术

为了制造蓝宝石晶片，典型的做法是，将被填入高纯度氧化铝原料的长晶装置加热至或超过摄氏2100度以熔化该原料，接着经历一连串程序如钻取、圆磨、切片、研磨、热处理及抛光以取得单晶晶片。

在制造蓝宝石单晶时，控制气泡及控制错位对于品质上具有重大的影响。错位可通过在晶体成长后利用蚀刻方法而被量测。错位主要是因为热应力而产生，而热应力主要是发生在长晶时的晶体内部与外部的温度差。因此，错位密度可通过控制热应力而被控制。

举例来说，在过往的经验中，由于长晶装置通常是在其侧面与底部加热，故导致在晶体的顶部与底部之间具有温度梯度。上述温度梯度所产生的热应力最终导致错位而影响晶体品质。

于是，本发明为改善上述缺点，乃特潜心研究并配合学理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺点的本发明。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种长晶装置及晶体制造方法，其能有效调整熔汤表面的温梯分布。

本发明实施例提供一种长晶装置，包括：一坩锅；一坩锅盖，其界定有一开口，该坩锅盖装设于该坩锅上，且该坩锅与该坩锅盖包围定义出一容置空间，该容置空间经该开口而连通于外；一隔热单元，其设置于该坩锅盖的外表面上；以及多个热反射环，其设置于该容置空间内且分别悬吊于该坩锅盖，而任两相邻的热反射环呈间隔设置，且所述多个热反射环与该坩锅盖之间各形成有一第一角度，所述多个热反射环能在该长晶装置加热过程中产生形变，以使每一热反射环与该坩锅盖之间的第一角度能变化至一第二角度。

根据上述构思，进一步包括多个杆状的固定件，所述多个固定件装设于该坩锅盖，所述多个热反射环定位于所述多个固定件而悬吊于该坩锅盖，并且所述多个热反射环与所述多个固定件之间留有余隙，以容许所述多个热反射环与该坩锅盖之间的角度变化。

根据上述构思，进一步包括多个定位件，每一热反射环形成有多个通孔，每一通孔的尺寸小于每一定位件的尺寸，所述多个热反射环分别经由所述多个定位件与所述多个固定件的配合而悬吊于该坩锅盖。

根据上述构思，每一热反射环呈板状且具有相对的一第一面与一第二面，于该长晶装置加热过程中，每一热反射环的第一面与第二面分别受到不同的热应力而产生不同的热膨胀，以使每一热反射环与该坩锅盖之间的第一角度能变化至该第二角度。

根据上述构思，该第一角度为平角，而该第二角度为锐角。

根据上述构思，所述多个热反射环是由铱、钨或钼所制成。

根据上述构思，所述多个热反射环与该坩锅盖之间各形成该第二角度时，每一热反射环的内径自邻近该坩锅盖朝远离该坩锅盖的方向逐渐递增。

根据上述构思，该隔热单元具有多层环状隔热片，所述多层隔热片层层依序堆叠于该坩锅盖的外表面上，且所述多层隔热片的内径自邻近该坩锅盖朝远离该坩锅盖的方向逐层递增。

本发明实施例另提供一种晶体制造方法，其步骤包括：提供如上所述的该长晶装置；于该坩锅内盛装一原料；将所述多个热反射环悬吊于该坩锅盖下方，并该坩锅盖上装设该隔热单元，而后将该坩锅盖装设于该坩锅上，使所述多个热反射环位于该容置空间内；以及进行该长晶装置的加热，以将该原料熔融形成一熔汤，于该长晶装置加热过程中，所述多个热反射环因受热而产生形变，以使每一热反射环与该坩锅盖之间的第一角度逐渐变化至该第二角度，进而调整该熔汤表面的垂直温梯分布与水平温梯分布。

综上所述，本发明实施例所提供的长晶装置及晶体制造方法，其能提高制程参数的可调区间，以控制熔汤表面温梯分布，进而减少扩肩急速生长的机率，达到减少晶体的热应力集中，以提升晶体品质的效果。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅系用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1A为本发明长晶装置未加热时的平面示意图(一)。

图1B为图1A的局部立体示意图。

图1C为本发明长晶装置未加热时的平面示意图(二)。

图1D为本发明长晶装置未加热时的平面示意图(三)。

图2A为本发明长晶装置加热后的平面示意图(一)。

图2B为本发明长晶装置加热后的平面示意图(二)。

图3为本发明晶体制造方法的步骤示意图。