[发明专利]蓝宝石长晶炉

说明书

技术领域

本发明涉及LED衬底级蓝宝石晶体生长技术领域，特别是涉及一种蓝宝石 长晶炉。

背景技术

LED衬底级蓝宝石晶体生长方法主要有泡生法、热交换法、坩埚下降法等。 其中，泡生法生长的晶体市场占有率达85％以上，泡生法采用单一加热器，但随 着LED衬底晶棒由2inch逐步转向4inch和6inch等大尺寸时，单纯的通过增 大加热器的直径从而增加坩埚3尺寸进而达到增加投料量的目的，这种泡生法 生长的蓝宝石晶体存在长晶良率低、晶体横向掏棒利用率低、生产能耗与成本 较高等问题。热交换法可以生长较大重量的晶体，但晶体越重，晶体质量越差， 且难以生长C向晶体。因此，热交换法生长大尺寸晶体良率较低，且成本较高， 仅适合生长A向的晶体，晶体加工需横向掏棒，材料利用率低。坩埚下降法难 以生长4inch及以上的大尺寸蓝宝石晶体，产品质量和尺寸不能满足市场需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：泡生法等蓝宝石晶体生长的设备生长大直 径蓝宝石的技术难度非常大，且生长的晶体材料只能进行横向取材，材料利用 率极低，一般低于40％，为了克服现有技术中蓝宝石晶体生长材料利用率低、 长晶良率低以及生产能耗与成本较高的不足，本发明提供一种蓝宝石长晶炉， 采用内外设置的环形加热器之间均匀设置多个坩埚，可同时生长多个蓝宝石晶 体，具有材料利用率高、生产成本低等优点。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种蓝宝石长晶炉，包括 环形的内加热器和外加热器以及均匀设置在所述内加热器与外加热器之间的多 个坩埚，所述坩埚底部设有冷却装置，所述内加热器和外加热器的功率为可控 的。

具体的，所述冷却装置包括相互连通的一进口和一出口，所述冷却装置内 设有冷却介质，所述冷却介质由进口向出口方向流动，所述冷却介质的流量及 温度为可控的。

优选的，所述冷却介质为水或氦气。

采用内外环形加热器和底部冷却装置，使得坩埚四周加热，底部散热，通 过加热器和坩埚的分布形成稳定可控的热场，分别控制两个加热器的功率形成 稳定可控的温场；通过精确控制坩埚底部冷却介质的流量及温度，控制热量散 失，从而控制由下往上的热场梯度；稳定可控的温场和热场的形成，使晶体材 料利用率提高到90％，极大地提高了蓝宝石长晶材料的利用率和大尺寸晶体的成 晶率，降低了生产成本。

进一步，为了使温场和热场更加稳定，还包括顶部加热器，所述顶部加热 器位于所述坩埚的上部。顶部增加加热器后，坩埚的四周和顶部均进行加热， 底部散热，使坩埚周围的热场更加稳定，能够进一步提高材料利用率和成晶率。

优选的，所述坩埚的高径比在0.8～1.5之间。

优选的，为了保证坩埚能够放置在内外加热器之间，所述内加热器和所述 外加热器之间的距离大于所述坩埚的直径，且所述内加热器和所述外加热器之 间的直径差大于两倍的所述坩埚的直径。

进一步，还包括水冷壁炉，所述水冷壁炉环设在所述外加热器外部。由于 长晶炉还包括一些其他设备，在加热过程中，外围的设备也会因工作或加热器 热量辐射温度升高，因此，采用水冷壁炉对设备进行冷却降温，保证设备的正 常运行。

优选的，所述坩埚为4个、5个或6个。采用多个坩埚增加生产效率。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种蓝宝石长晶炉，采用两种不同直 径的环形钨加热器，将钨坩埚置于两环形加热器之间，且均匀对称分布，每只 坩埚底部均设置冷却装置，通过控制加热器的功率和冷却介质的流量及温度， 形成稳定的温场和热场，长晶材料的利用率可达到90％以上，从而极大地提高了 蓝宝石长晶材料的利用率和大尺寸晶体的成晶率，降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明最佳实施例的结构示意图；

图2是四只坩埚蓝宝石长晶炉的结构示意图；

图3是六只坩埚蓝宝石长晶炉的结构示意图。

图中：1、内加热器，2、外加热器，3、坩埚，4、冷却装置，41、进口， 42、出口，43、冷却介质，5、水冷壁炉。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方 式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。