[發明專利]一種藍寶石晶棒生產工藝

在審

• 申請號: 201410673571.1
• 申請日: 2014-11-24
• 公開（公告）號: CN104451879A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 孫占喜;李吾臣;李莉;藺崇召
• 申請（專利權）人: 河南晶格光電科技有限公司
• 主分類號: C30B29/20
• 分類號: C30B29/20;C30B17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種藍寶石晶棒生產工藝，其特征在于：它包括以下步驟：

步驟1、清爐：裝料前將爐內熱場及爐體內的氧化物清理干凈，確保爐內無雜質；

步驟2、加料并封爐：將高純氧化鋁原料準備好并填充至晶體爐腔內，架設好晶種后小心將清理過的熱場按工藝安裝，檢查爐子密封圈完好將爐體密封，測量熱場間距并記錄；

步驟3、抽真空：封爐完畢檢查各個放氣口是否關閉、檢查機械泵及擴散泵油位合格后打開機械泵及旁路閥抽低真空，爐內氣壓≤6.5pa時開始檢漏，檢漏合格依次打開機械泵及前級閥2分鐘后開擴散泵，待泵油預熱完畢開主閥將爐體抽高真空，直到達到工藝所需的要求；

步驟4、升溫化料：當真空值達到預定真空時確認水壓正常后，啟動加熱電源，利用鎢桿電加熱至2000～2200℃使氧化鋁原料加熱、融化成熔液，當溫度達到所需的溫度后恒溫4小時后觀察化料情況，如果料未化則以0.5～1.5KW/h的升溫速度升溫直到原料完全融化成熔液；

步驟5、晶體生長過程：當氧化鋁原料完全融化為熔液時將晶種緩慢下降直到接觸到熔液表面，在晶種與熔液的固液界面上開始生長和晶種相同的晶體結構的單晶；

步驟6、冷卻：晶體生長結束后停爐通過降溫冷卻使晶體最后凝固成一整個單晶晶錠，等溫度降至室溫之后將晶錠取出；

步驟7、鉆取晶棒：把從直拉單晶爐中取出的單晶棒固定在線切割臺上，通過純水研磨，用鉆鋸將單晶棒切割成所需要的尺寸；

步驟8、檢測：檢測單晶棒相關技術參數，然后對晶棒進行微觀檢測分選即可得到晶棒產品。

2.如權利要求1所述的一種藍寶石晶棒生產工藝，其特征在于：步驟1所述的原料高純氧化鋁的純度為99.99%。

3.如權利要求1所述的一種藍寶石晶棒生產工藝，其特征在于：步驟3所述的高真空度為5.5×10^-3～9.5×10^-3pa。

4.如權利要求1所述的一種藍寶石晶棒生產工藝，其特征在于：步驟5所述的晶體生長是在單晶爐內完成，整個流程約160～200小時。

5.如權利要求1所述的一種藍寶石晶棒生產工藝，其特征在于：步驟5所述的晶體生長過程中，晶種以極緩慢的速度往上拉升，在晶種往長拉升一段時間后形成晶頸，待熔液與晶種界面的凝固速度穩定后，晶種便不再拉升，也不做旋轉。

6.如權利要求1所述的一種藍寶石晶棒生產工藝，其特征在于：步驟6所述的晶體凝固方法為僅以控制冷卻速率方式來使單晶從上方逐漸往下凝固，最后凝固成一整個單晶晶錠。

7.如權利要求1所述的一種藍寶石晶棒生產工藝，其特征在于：步驟6所述的降溫速率控制在200～300℃/小時。

8.如權利要求1所述的一種藍寶石晶棒生產工藝，其特征在于：步驟6所述的降溫冷卻具體為：待爐溫溫度小于40℃后，打開爐門，待自然冷卻到室溫時，打開爐門保溫蓋板，取出藍寶石晶體。

9.如權利要求1所述的一種藍寶石晶棒生產工藝，其特征在于：步驟8所述的檢測的單晶棒相關技術參數包括單晶棒的外形尺寸、電性能參數、晶體完整性。

10.如權利要求1所述的一種藍寶石晶棒生產工藝，其特征在于：其技采用的技術為改良泡生法長晶技術，裝料重量為85kg。