[发明专利]一种生产蓝宝石单晶的煮料工艺

说明书

本发明提供了一种生产蓝宝石单晶的煮料工艺，属于蓝宝石单晶煮料技术领域，首先向设备中充入惰性气体，加热器工作，加热器功率升高至P1以融化原料，坩埚轴的水流量V1，在坩埚内原料出现融化塌料后，加热器的功率升高到P2，坩埚轴的水流量升高到V2，在坩埚内原料完全融化后进行排杂处理，加热器功率维持在P3，坩埚轴的水流量维持在V3，在排杂处理之后，降低加热器功率并维持在P4以稳定设备内温度，且坩埚轴的水流量提高至V4，并且一段时间后，坩埚轴的水流量降低至V5，其中，P1≤P2＜P3，且P3＞P4；V1≤V2≤V3＜V4，且V4＞V5，V5≤V2。通过充气和加大水流量操作，以此加强加快排杂作业。

技术领域

本发明涉及蓝宝石单晶煮料技术领域，具体而言，涉及一种生产蓝宝石单晶的煮料工艺。

背景技术

采用KY法生长超大尺寸高品质的蓝宝石晶体代表当今蓝宝石制备工艺的最高水平。该产品是目前半导体节能照明芯片LED衬底、大规模集成电路衬底的关键材料。大尺寸蓝宝石晶体生长是未来发展趋势，所以具备生长高品质晶体技术有较大竞争优势。

KY法蓝宝石单晶的生长工艺主要包括煮料、引径、缩颈、放肩、等径生长和收尾。其中，煮料工艺是整个蓝宝石单晶生产工艺中风险最大的一道工序，发生的事故主要为坩埚变形、漏料、喷料、化料过程杂质多等，是导致生产成本较高的原因之一。

在现有技术中，煮料工艺具体为：

1、在熔料前充入流量0-5L/min的惰性气体，确保蓝宝石单晶生长阶段炉压平稳。

2、通过调节加热器功率缓慢升温120h至60-80kw将固态蓝宝石原料完全熔化成液态，继续升温3h加高功率5-10kw，稳温10h进行煮料排杂。

3、煮料结束后开始以每5h降功率至引晶功率稳温。

KY法蓝宝石单晶中气泡是熔融氧化铝分解以后与钨钼材质的杂质反应生成复杂的气体氧化物，而煮料阶段其实就是排杂过程，但在实际生产过程中，使用上述煮料工艺生产蓝宝石单晶时，原料在不同阶段产生的杂质排出相对较少，进而影响晶体生产质量。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种生产蓝宝石单晶的煮料工艺，旨在改善原料在不同阶段产生的杂质排出相对较少的问题。

本发明是这样实现的：本发明提供一种生产蓝宝石单晶的煮料工艺包括如下步骤：

向设备中充入惰性气体；

加热器工作，加热器功率升高至P1以融化原料，坩埚轴的水流量V1；

在坩埚内原料出现融化塌料后，加热器的功率升高到P2，坩埚轴的水流量升高到V2；

在坩埚内原料完全融化后进行排杂处理，加热器功率维持在P3，坩埚轴的水流量维持在V3；

在排杂处理之后，降低加热器功率并维持在P4以稳定设备内温度，且坩埚轴的水流量提高至V4，并且一段时间后，坩埚轴的水流量降低至V5；

其中，P1≤P2＜P3，且P3＞P4；V1≤V2≤V3＜V4，且V4＞V5，V5≤V2。

在本发明的一种实施例中，所述P1=40-60kw，P2=50-75kw，P3=55-85kw，P4=40-80kw。

在本发明的一种实施例中，所述P1=50±3kw，P2=60±3kw，P3=75±3kw，P4=60±10kw。

在本发明的一种实施例中，所述P1=45kw，P2=55kw，P3=65kw，P4=60kw。

在本发明的一种实施例中，所述V1=0-30L/min，V2=20-70L/min，V3=20-70L/min，V4=40-70L/min，V5=0-30L/min。