[發(fā)明專利]一種雙發(fā)熱體結(jié)構(gòu)的大尺寸晶體生長裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111645254.5
• 申請日: 2021-12-29
• 公開（公告）號: CN114318496A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 華偉;陳偉;潘國慶;董永軍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京光寶晶體科技有限公司
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B27/00
• 代理公司: 南京禾易知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32320
• 代理人: 曹銳濤

本發(fā)明提供一種雙發(fā)熱體結(jié)構(gòu)的大尺寸晶體生長裝置，包括用于生長大尺寸晶體的晶體生長室、保溫以形成溫場的溫場結(jié)構(gòu)以及為大尺寸晶體生長提供真空生長環(huán)境的爐膛結(jié)構(gòu)，溫場結(jié)構(gòu)由至少一保溫層層疊結(jié)合且密閉形成，每個保溫層由復(fù)數(shù)子保溫層拼接而成，保溫層的中心沿與其徑向相對平行方向設(shè)置有發(fā)熱體組件，發(fā)熱體組件貫穿保溫層；晶體生長室基于驅(qū)動機(jī)構(gòu)沿溫場結(jié)構(gòu)軸向方向發(fā)生位移。本發(fā)明通過由內(nèi)外兩只發(fā)熱體構(gòu)建的雙發(fā)熱體結(jié)構(gòu)，分別在發(fā)熱體的外側(cè)、頂部和底部分別安裝有鎢鉬反射屏或保溫層的方式，使得整個溫場區(qū)域形成一個溫區(qū)，構(gòu)建出晶體生長的核心因素，可以得到結(jié)晶高度更高、品質(zhì)更穩(wěn)定的晶體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大尺寸單晶生長技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種雙發(fā)熱體結(jié)構(gòu)的大尺寸晶體生長裝置和方法。

背景技術(shù)

如何得到生長長度大、品質(zhì)高晶體的問題一直是晶體生長行業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而現(xiàn)有技術(shù)在對大尺寸單晶生長的構(gòu)建措施里，通常采用只有一個發(fā)熱體，通過動態(tài)控制形成一個較為合理的溫度梯度，用于晶體生長。

其缺點(diǎn)在于，溫度梯度主要由保溫層及底部散熱空間決定，溫區(qū)范圍大，涵蓋整個發(fā)熱體，梯度不合理，頂部梯度太小，底部梯度過大。

與此同時，現(xiàn)有技術(shù)中為了維持底部的熔體過熱，籽晶不熔，需要升溫到更高的溫度，導(dǎo)致上部熔體溫度過高，原料揮發(fā)浪費(fèi)，這樣就導(dǎo)致動力電的損耗普遍存在過大的問題。同時也由于存在過大的溫區(qū)，就導(dǎo)致適合晶體生長的梯度區(qū)間小，晶體生長的長度小，進(jìn)而導(dǎo)致熔體的中上部區(qū)域由于溫度梯度不合適，結(jié)晶的整體高度低，中上部結(jié)晶品質(zhì)差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種雙發(fā)熱體結(jié)構(gòu)的大尺寸晶體生長裝置和方法，通過由內(nèi)外兩只發(fā)熱體構(gòu)建的雙發(fā)熱體結(jié)構(gòu)，分別在發(fā)熱體的外側(cè)、頂部和底部分別安裝有鎢鉬反射屏或保溫層的方式，使得整個溫場區(qū)域形成一個溫區(qū)，同時基于將發(fā)熱體設(shè)定在溫區(qū)的不同高度，帶來不同溫度的變化，形成溫度梯度的方式，構(gòu)建出晶體生長的核心因素環(huán)境，可以得到結(jié)晶高度更高、品質(zhì)更穩(wěn)定的晶體，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種雙發(fā)熱體結(jié)構(gòu)的大尺寸晶體生長裝置，其由內(nèi)向外依次包括：

用于生長大尺寸晶體的晶體生長室、保溫以形成溫場的溫場結(jié)構(gòu)以及為大尺寸晶體生長提供真空生長環(huán)境的爐膛結(jié)構(gòu)，其中，

所述溫場結(jié)構(gòu)由至少一保溫層層疊結(jié)合且密閉形成，每個所述保溫層由復(fù)數(shù)子保溫層拼接而成，所述保溫層的中心沿與其徑向相對平行方向設(shè)置有發(fā)熱體組件，所述發(fā)熱體組件貫穿保溫層，用于在由多個保溫層層疊結(jié)合且密閉形成的溫區(qū)內(nèi)形成溫度梯度；

所述晶體生長室基于驅(qū)動機(jī)構(gòu)沿溫場結(jié)構(gòu)軸向方向發(fā)生位移；

所述爐膛結(jié)構(gòu)外設(shè)于溫場結(jié)構(gòu)，且與所述溫場結(jié)構(gòu)結(jié)合而密閉形成一真空腔體，以保證不會因外部氣體的充入導(dǎo)致爐膛結(jié)構(gòu)與溫場結(jié)構(gòu)間的腔體內(nèi)形成熱流，破壞所述溫區(qū)內(nèi)形成溫度梯度；

所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)與外設(shè)控制器連接，以精準(zhǔn)控制晶體生長室在溫場結(jié)構(gòu)的下降速度。

作為對本發(fā)明中所述一種雙發(fā)熱體結(jié)構(gòu)的大尺寸晶體生長裝置的改進(jìn)，所述發(fā)熱體組件包括內(nèi)發(fā)熱體和外發(fā)熱體，其中，所述內(nèi)發(fā)熱體固設(shè)在所述溫場結(jié)構(gòu)靠近晶體生長室的最內(nèi)保溫層處，所述外發(fā)熱體固設(shè)在沿所述最內(nèi)保溫層向爐膛結(jié)構(gòu)延伸的另一保溫層處，且，

所述內(nèi)發(fā)熱體相對于晶體生長室?guī)缀沃行牡拇怪备叨刃∮谒鐾獍l(fā)熱體相對于晶體生長室?guī)缀沃行牡拇怪备叨龋糜谠谒鰷貐^(qū)內(nèi)形成溫度梯度。

作為對本發(fā)明中所述一種雙發(fā)熱體結(jié)構(gòu)的大尺寸晶體生長裝置的改進(jìn)，所述晶體生長室采用坩堝，其中，所述坩堝通過坩堝桿固設(shè)于由發(fā)熱體組件環(huán)繞形成中空柱狀腔體的幾何中心處，所述坩堝桿依次貫穿保溫層、爐膛結(jié)構(gòu)連接于所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)。