[發(fā)明專利]一種晶體制造爐及晶體制造工藝

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• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108531979A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設計）人: 楊建春
• 申請（專利權）人: 上海翌波光電科技股份有限公司
• 主分類號: C30B15/10
• 分類號: C30B15/10;C30B15/00;C30B33/02;C30B15/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種晶體制造爐，其特征在于，包括坩堝、保溫結(jié)構(gòu)、線圈、溫度計、冷媒管道和主機；

所述保溫結(jié)構(gòu)包裹在所述坩堝的外側(cè)側(cè)面和外側(cè)底部，所述線圈纏繞在所述保溫結(jié)構(gòu)的外側(cè)側(cè)面上，所述溫度計與所述坩堝連接，所述主機與所述溫度計連接，所述主機通過所述溫度計獲取所述坩堝的溫度；

所述冷媒管道與所述坩堝連通，所述冷媒管道的另一端與冷媒罐連接，所述冷媒罐通過所述冷媒管道向所述坩堝輸出冷媒氣體。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種晶體制造爐，其特征在于，所述主機與所述線圈連接，所述主機向所述線圈輸出交變電流，使所述線圈對所述坩堝進行加熱。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種晶體制造爐，其特征在于，所述坩堝為銥金坩堝，所述保溫結(jié)構(gòu)由氧化鋯制成。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種晶體制造爐，其特征在于，所述冷媒氣體包括氧氣和惰性氣體，所述冷媒管道朝向所述冷媒罐的一端分叉為氧氣支管和惰性支管；所述冷媒罐包括用于儲存氧氣的氧氣罐和用于儲存惰性氣體的惰性罐，所述氧氣支管與所述氧氣罐連接，所述惰性支管與所述惰性罐連接。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種晶體制造爐，其特征在于，所述氧氣支管上安裝有氧氣閥，所述氧氣閥與所述主機連接，所述主機通過所述氧氣閥控制所述氧氣支管內(nèi)的氧氣的流量。

6.根據(jù)權利要求4所述的一種晶體制造爐，其特征在于，所述惰性支管上安裝有惰性閥，所述惰性閥與所述主機連接，所述主機通過所述惰性閥控制所述惰性支管內(nèi)的惰性氣體的流量。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種晶體制造爐，其特征在于，所述惰性氣體為氬氣。

8.一種晶體制造工藝，其特征在于，包括以下步驟：

S1.準備步驟：將原料裝入坩堝內(nèi)然后密封坩堝，主機控制惰性閥開啟，使惰性罐通過惰性支管和冷媒管道向坩堝內(nèi)通入惰性氣體；主機再向線圈輸出電流，使線圈對坩堝進行加熱并使原料熔化；

S2.晶體引晶步驟：主機通過線圈對坩堝持續(xù)加熱，并通過開啟惰性閥持續(xù)的向坩堝內(nèi)通入惰性氣體；熔化后的原料在籽晶周圍開始結(jié)晶；

S3.晶體生長步驟：在晶體引晶之后，在保持發(fā)熱體恒功率的情形下，持續(xù)向坩堝內(nèi)通入惰性氣體，使籽晶周圍的結(jié)晶開始生長并最終生長為半成品晶體；

S4.切割步驟：將半成品晶體取出，利用晶體切割設備對半成品進行切割，使其成為由若干個晶體條組成的晶體條集合，再將該晶體條集合重新放入到坩堝內(nèi)；

S5.補氧步驟：主機通過線圈將坩堝的加熱至1500℃±10℃后，主機同時開啟氧氣閥和惰性閥，使氧氣罐通過氧氣支管和冷媒管道向坩堝內(nèi)通入氧氣，以彌補晶體在生長過程中所缺乏的氧氣；同時，惰性罐通過惰性支管和冷媒管道向坩堝內(nèi)通入惰性氣體，以持續(xù)保護坩堝；

主機通過溫度計獲取坩堝的溫度，若坩堝的溫度超過1510℃時，主機停止向線圈輸出的電流以降低坩堝的溫度，若坩堝的溫度低于1490℃時，主機將向線圈輸出的電流，以提高坩堝的溫度；

S6.降溫退火步驟：主機向線圈輸出降溫電流，使坩堝的溫度將持續(xù)降低直至達到室溫。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種晶體制造工藝，其特征在于，在補氧步驟中，主機同時開啟氧氣閥和惰性閥，使氧氣支管內(nèi)氧氣流量和惰性支管內(nèi)惰性氣體的流量之比為1:9，進而使得冷媒管道內(nèi)流動的氣體為由氧氣和惰性氣體組成的混合氣體，冷媒管道將混合氣體通入坩堝內(nèi)；

晶體條集合將在坩堝內(nèi)，以1500℃±10℃的溫度，混合氣體的流速為10L/h的環(huán)境下，進行2小時的反應。

10.根據(jù)權利要求8所述的一種晶體制造工藝，其特征在于，在降溫退火步驟中，主機關閉氧氣閥和惰性閥，使冷媒管道停止向坩堝通入混合氣體；主機逐步減小向線圈輸出的電流使坩堝的溫度以150℃/h的速率降低；

主機通過溫度計實時感測坩堝的溫度，主機對當前的測試時點與前一測試時點的坩堝溫度進行計算，獲得當前降溫速率；若當前降溫速率高于150℃/h時，主機將提升向線圈輸出的降溫電流大小；若當前降溫速率低于150℃/h時，主機將降低向線圈輸出的降溫電流大小。