一种物理气相传输法晶体生长炉、制备晶锭的方法及晶锭.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114875481A(43)申请公布日2022.08.09(21)申请号202210600670.1(51)Int.Cl.(22)申请日2022.05.30C30B23/00(2006.01)C30B29/36(2006.01)(71)申请人中材人工晶体研究院（山东）有限公司地址250215山东省济南市章丘区官庄街道华民路517号中小企业转型发展示范园17车间申请人中材人工晶体研究院有限公司北京中材人工晶体研究院有限公司(72)发明人倪代秦周振翔魏华阳李丹李康赵小玻李勇赵鹏何敬晖高崇袁雷陈建荣黄存新(74)专利代理机构北京柏杉松知识产权代理事务所(普通合伙)11413专利代理师刘继富王春伟权利要求书2页说明书11页附图5页(54)发明名称一种物理气相传输法晶体生长炉、制备晶锭的方法及晶锭(57)摘要本申请提供了一种物理气相传输法晶体生长炉、制备晶锭的方法及晶锭。其中，晶体生长炉包括：炉体，包括圆筒形侧壁、炉盖和炉底；位于炉体内部的保温层结构，位于保温层结构内部的加热器结构；位于加热器结构内部的坩埚，包括坩埚本体和坩埚盖；芯冷吹气系统，包括芯冷吹气埚盖、多个芯冷出气通孔、芯冷吹气管和芯冷进气嘴；多个测温点，用于监测所述晶体生长炉中的温度。本申请通过物理气相传输法生长晶体，然后经退火处理得到晶锭。退火处理过程中通过芯冷吹气系统向晶锭的芯部吹气，始终让晶锭芯部的温度小于等于晶锭外表面的温度，实现了径向温度分布反转，改善晶锭退火处理过程中由于应力累积导致的晶锭开裂问题，从而提高了晶锭的成品率。CN114875481ACN114875481A权利要求书1/2页1.一种物理气相传输法晶体生长炉，其包括：炉体，包括圆筒形侧壁、炉盖和炉底；位于所述炉体内部的保温层结构，包括圆筒形侧周保温层、顶部保温层和底部保温层；位于所述保温层结构内部的加热器结构，包括顶部加热器、圆筒形侧周加热器和底部加热器；位于所述加热器结构内部的坩埚，包括坩埚本体和坩埚盖；所述坩埚本体内中下部装有单晶生长的原料，所述坩埚盖为环形敞口盖，所述坩埚盖的内表面上安装有籽晶托，所述籽晶托上固定有籽晶；芯冷吹气系统，包括芯冷吹气埚盖、多个芯冷出气通孔、芯冷吹气管和芯冷进气嘴；所述芯冷吹气埚盖盖合于所述坩埚盖上，所述芯冷吹气埚盖与所述籽晶托上表面之间有气流通道；所述多个芯冷出气通孔能使所述气流通道中的气体进入所述炉体内；所述芯冷吹气埚盖的中心设置有中心通孔，所述中心通孔连接所述芯冷吹气管的一端，所述芯冷吹气管的另一端垂直向上穿过所述顶部保温层和所述炉盖，所述芯冷吹气管的另一端与设置于所述炉盖上的所述芯冷进气嘴密封连接；所述顶部加热器位于所述芯冷吹气埚盖与所述顶部保温层之间，所述底部加热器位于所述坩埚本体的底部与所述底部保温层之间，所述顶部保温层、所述顶部加热器、所述芯冷吹气埚盖、所述坩埚本体、所述底部加热器和所述底部保温层同轴设置；多个测温点，用于监测所述晶体生长炉中的温度。2.根据权利要求1所述的晶体生长炉，其中，所述多个芯冷出气通孔设置于靠近所述芯冷吹气埚盖的边缘且沿同一半径周向分布。3.根据权利要求1所述的晶体生长炉，其中，所述坩埚盖内侧设置有凸肩，所述芯冷吹气埚盖架设于所述凸肩上以使所述芯冷吹气埚盖和所述坩埚盖盖合，所述多个芯冷出气通孔设置于所述凸肩上沿同一半径周向分布，所述芯冷吹气埚盖不覆盖所述多个芯冷出气通孔。4.根据权利要求2或3所述的晶体生长炉，其中，所述多个芯冷出气通孔沿同一半径周向均匀分布。5.根据权利要求1所述的晶体生长炉，其中，所述多个芯冷出气通孔的数量为4‑64个。6.根据权利要求1所述的晶体生长炉，其中，所述顶部保温层在径向分成中心部分和外围部分。7.根据权利要求1所述的晶体生长炉，其中，所述多个测温点包括顶部测温点、底部测温点和侧壁测温点，其中，所述顶部测温点能够测得籽晶托上表面中心位置的温度；所述底部测温点能够测得坩埚的底部中心位置的温度；所述侧壁测温点包含在垂直方向分布的三个测温点，分别用于测量与以下位置对应的坩埚的侧壁的温度：1)所述籽晶托上固定的籽晶或生长后晶锭的侧面；2)所述坩埚本体内籽晶或晶锭到料面之间的上部空间；3)所述坩埚本体中下部的原料处。8.一种采用权利要求1‑7中任一项所述的物理气相传输法晶体生长炉制备晶锭的方法，其包括以下步骤：通过物理气相传输法生长晶体，然后经退火处理得到所述晶锭，所述退火处理包括以下步骤：2CN114875481A权利要求书2/2页由所述芯冷进气嘴通入惰性气体，经过所述芯冷吹气管，由所述中心通孔向所述籽晶托上表面喷吹流量为1L/min‑100L/min的所述惰性气体，然后所述惰性气体由所述芯冷出气通孔排出，待所述晶锭的温度冷却至室温后停止喷吹所述