專利名稱：長晶裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是有關(guān)一種長晶裝置，且特別是有關(guān)于一種能調(diào)整坩鍋內(nèi)熔湯表面溫梯分布的長晶裝置。
背景技術(shù)：
為了制造藍寶石晶片，典型的做法是，將被填入高純度氧化鋁原料的長晶裝置加熱至或超過攝氏2100度以熔化該原料，接著經(jīng)歷一連串程序如鉆取、圓磨、切片、研磨、熱處理及拋光以取得單晶晶片。在制造藍寶石單晶時，控制氣泡及 控制錯位對于品質(zhì)上具有重大的影響。錯位可通過在晶體成長后利用蝕刻方法而被量測。錯位主要是因為熱應(yīng)力而產(chǎn)生，而熱應(yīng)力主要是發(fā)生在長晶時的晶體內(nèi)部與外部的溫度差。因此，錯位密度可通過控制熱應(yīng)力而被控制。舉例來說，在過往的經(jīng)驗中，由于長晶裝置通常是在其側(cè)面與底部加熱，故導(dǎo)致在晶體的頂部與底部之間具有溫度梯度。上述溫度梯度所產(chǎn)生的熱應(yīng)力最終導(dǎo)致錯位而影響晶體品質(zhì)。于是，本實用新型為改善上述缺點，乃特潛心研究并配合學(xué)理的運用，終于提出一種設(shè)計合理且有效改善上述缺點的本實用新型。

實用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的主要目的在于提供一種長晶裝置，其能用以有效地調(diào)整熔湯表面的溫梯分布。本實用新型實施例提供一種長晶裝置，包括:一坩鍋；一坩鍋蓋，其界定有一開口，該坩鍋蓋裝設(shè)于該坩鍋上，且該坩鍋與該坩鍋蓋包圍定義出一容置空間，該容置空間經(jīng)該開口而連通于外；以及多個熱反射環(huán)，其設(shè)置于該容置空間內(nèi)且分別懸吊于該坩鍋蓋，而任兩相鄰的熱反射環(huán)呈間隔設(shè)置，且所述多個熱反射環(huán)與該坩鍋蓋之間各形成有一第一角度，所述多個熱反射環(huán)能在該長晶裝置加熱過程中產(chǎn)生形變，以使每一熱反射環(huán)與該坩鍋蓋之間的第一角度能變化至一第二角度。根據(jù)上述構(gòu)思，進一步包括多個桿狀的固定件，所述多個固定件裝設(shè)于該坩鍋蓋，所述多個熱反射環(huán)定位于所述多個固定件而懸吊于該坩鍋蓋，并且所述多個熱反射環(huán)與所述多個固定件之間留有余隙，以容許所述多個熱反射環(huán)與該坩鍋蓋之間的角度變化。根據(jù)上述構(gòu)思，進一步包括多個定位件，每一熱反射環(huán)形成有多個通孔，每一通孔的尺寸小于每一定位件的尺寸，所述多個熱反射環(huán)分別經(jīng)由所述多個定位件與所述多個固定件的配合而懸吊于該坩鍋蓋。根據(jù)上述構(gòu)思，每一熱反射環(huán)呈板狀且具有相對的一第一面與一第二面，于該長晶裝置加熱過程中，每一熱反射環(huán)的第一面與第二面分別受到不同的熱應(yīng)力而產(chǎn)生不同的熱膨脹，以使每一熱反射環(huán)與該坩鍋蓋之間的第一角度能變化至該第二角度。 根據(jù)上述構(gòu)思，該第一角度為平角，而該第二角度為銳角。[0012]根據(jù)上述構(gòu)思，所述多個熱反射環(huán)與該坩鍋蓋之間各形成該第二角度時，每一熱反射環(huán)的內(nèi)徑自鄰近該坩鍋蓋朝遠離該坩鍋蓋的方向逐漸遞增。根據(jù)上述構(gòu)思，進一步具有多層環(huán)狀隔熱片，所述多層隔熱片層層依序堆疊于該坩鍋蓋的外表面上。根據(jù)上述構(gòu)思，所述多層隔熱片的內(nèi)徑自鄰近該坩鍋蓋朝遠離該坩鍋蓋的方向逐層遞增，所述多層隔熱片的外緣與該坩鍋蓋的外緣切齊。綜上所述，本實用新型的有益效果在于，實施例所提供的長晶裝置，其能提高制程參數(shù)的可調(diào)區(qū)間，以控制熔湯表面溫梯分布，進而減少擴肩急速生長的機率，達到減少晶體的熱應(yīng)力集中，以提升晶體品質(zhì)的效果。

圖1A為本實用新型長晶裝置未加熱時的平面示意圖(一)。圖1B為圖1A的局部立體示意圖。圖1C為本實用新型長晶裝置未加熱時的平面示意圖(二)。圖1D為本實用新型長晶裝置未加熱時的平面示意圖(三)。圖2A為本實用新型長晶裝置加熱后的平面示意圖(一)。圖2B為本實用新型長晶裝置加熱后的平面示意圖(二)。圖3為本實用新型晶體制造方法的步驟示意圖。其中，附圖標記說明如下:100長晶裝置I 坩鍋11容置空間2坩鍋蓋21 開口22貫穿孔3隔熱單元31隔熱片4熱反射環(huán)41 第一面42 第二面43延伸部44 通孔5吊掛單元51固定件(如:螺絲)52定位件(如:螺帽)200 熔湯201凝 結(jié)物
具體實施方式
[0042]本實用新型為一種長晶裝置及晶體制造方法。首先，針對運用在晶體制造方法的長晶裝置作一簡要說明，其后，再接著介紹晶體制造方法。請參閱圖1A和圖1B所示，其為本實用新型的一實施例，本實施例提供一種長晶裝置100，包括:一坩鍋1、一坩鍋蓋2、一隔熱單元3、多個熱反射環(huán)4及一吊掛單元5。其中，上述坩鍋I為業(yè)界常用的器具，故在此不加以詳述。所述坩鍋蓋2的大致中央部位界定有一開口 21，并且坩鍋蓋2于開口 21旁的部位形成有多個貫穿孔22。所述坩鍋蓋2裝設(shè)于坩鍋I上，以使坩鍋I與坩鍋蓋2包圍定義出一容置空間11，而所述容置空間11能經(jīng)開口 21而連通于外。所述隔熱單元3具有多層環(huán)狀隔熱片31，所述多層隔熱片31層層依序堆疊設(shè)置于坩鍋蓋2的外表面上，并且所述多層隔熱片31的內(nèi)徑皆大于坩鍋蓋2的開口 21。其中，所述多層隔熱片31于圖式中是以彼此接觸堆疊為例，但不排除所述多層隔熱片31彼此間隔地堆疊設(shè)置。再者，所述多層隔熱片31的內(nèi)徑自鄰近坩鍋蓋2朝遠離坩鍋蓋2的方向逐層遞增，也就是說，所述坩鍋蓋2的開口 21不會被隔熱單元3所遮蔽。并且所述多層隔熱片31的外緣大致與坩鍋蓋2的外緣切齊。從而，所述長晶裝置100通過隔熱單元3的設(shè)置，以使坩鍋I內(nèi)的熱能受到坩鍋蓋2與隔熱單元3的阻擋而較不易經(jīng)由發(fā)散于外，進而增加保溫效果。再者，所述坩鍋蓋2以外的溫度梯度受到隔熱單元3的影響而呈現(xiàn)緩緩逐漸下降的趨勢，以利于后續(xù)相關(guān)引晶步
驟。·所述熱反射環(huán)4大致呈板狀且是由銥、鎢或鑰等耐熱并具有一定延展性的材料所制成。再者，為便于說明，本實施例是以圖1A所示的熱反射環(huán)4作為下述介紹之用，但于實際應(yīng)用時，熱反射環(huán)4也可依設(shè)計者需求而調(diào)整為其他樣式。舉例來說,請參閱圖1C和圖1D所示,所述熱反射環(huán)4能于其內(nèi)緣或外緣突出形成有一延伸部43，以改變熱反射環(huán)4的厚度，進而適用于后續(xù)調(diào)整熔湯表面的溫梯分布?；蛘?，所述熱反射環(huán)4也能形成如管狀的構(gòu)造(圖未示)。再參閱圖1A和圖1B，所述熱反射環(huán)4分別懸吊于坩鍋蓋2且設(shè)置于容置空間11內(nèi)，而任兩相鄰的熱反射環(huán)4呈等距地間隔設(shè)置，以通過所述兩熱反射環(huán)4的間距達到隔熱的效果。所述多個熱反射環(huán)4與坩鍋蓋2之間各形成有一第一角度，其中，上述第一角度于本實施例中以平角(180度)為例。更詳細地說，在長晶裝置100加熱過程中，所述多個熱反射環(huán)4能通過本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計來產(chǎn)生形變，以使每一熱反射環(huán)4與坩鍋蓋2之間的第一角度(如圖1A)能變化至一第二角度(如圖2A)。其中，上述第二角度較佳為銳角(小于90度)。而所述第二角度除了圖2A所呈現(xiàn)的情況外，熱反射環(huán)4也能通過不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計而形成如圖2B所示的情況，換言之，實際狀態(tài)可依設(shè)計者需求來作選擇。須說明的是，圖2A所示的第二角度為較佳的實施方式，也就是說，當(dāng)所述多個熱反射環(huán)4與坩鍋蓋2之間各形成第二角度時，每一熱反射環(huán)4的內(nèi)徑自鄰近坩鍋蓋2朝遠離坩鍋蓋2的方向逐漸遞增。從而，凝結(jié)于熱反射環(huán)4表面的凝結(jié)物201將沿?zé)岱瓷洵h(huán)4表面而滑落至外側(cè)部位(也即，如圖3，將凝結(jié)物201引流至坩鍋I側(cè)壁附近)，進而避免凝結(jié)雜質(zhì)滴落的問題產(chǎn)生。而有關(guān)熱反射環(huán)4通過何種結(jié)構(gòu)設(shè)計以于長晶裝置100加熱時產(chǎn)生形變，下述舉一個實施方式作一說明，但并不局限于此。每一熱反射環(huán)4具有相對的一第一面41與一第二面42，通過熱反射環(huán)4的厚度設(shè)計以使熱能自第一面41傳遞至第二面42之后，第一面41與第二面42產(chǎn)生不同的熱膨脹效果。具體來說，第一面41接收熱能時，能經(jīng)由第一面41與第二面42之間的厚度來傳遞熱能，使熱能自第一面41發(fā)散；而第二面42所接收到的熱能是經(jīng)由其上方的空氣散發(fā)出去；由于第一面41與第二面42的散熱介質(zhì)不同，使得于長晶裝置100加熱過程中，每一熱反射環(huán)4的第一面41與第二面42分別受到不同的熱應(yīng)力而產(chǎn)生不同的熱膨脹。如第二面42的熱膨脹程度大于第一面41的熱膨脹程度，可使每一熱反射環(huán)4與坩鍋蓋2之間的第一角度能變化至第二角度。此外，本實施例中的熱反射環(huán)4厚度較佳地是由外而內(nèi)呈現(xiàn)遞增、遞減、或其他規(guī)則狀設(shè)計，以使熱反射環(huán)4于加熱時產(chǎn)生均勻變形。但于實際應(yīng)用時，并不排除熱反射環(huán)4于加熱產(chǎn)生非均勻變形的情形。再者，除熱反射環(huán)4的厚度設(shè)計外，也可于每一熱反射環(huán)4的表面(第一面41或第二面42)形成有至少一刻痕(圖未示)。使長晶裝置100加熱過程中，每一熱反射環(huán)4通過其刻痕部位產(chǎn)生應(yīng)力集中，使每一熱反射環(huán)4與坩鍋蓋2之間的第一角度能變化至第二角度。而有關(guān)上述熱反射環(huán)4懸吊于坩鍋蓋2的方式，下述舉一種吊掛單元5作一說明，但不局限于此。所述吊掛單元5包括多個桿狀的固定件51 (如:螺絲)及與固定件51搭配的多個定位件52 (如:螺帽)。再者，每一熱反射環(huán)4形成有多個通孔44，每一通孔44的尺寸小于每一定位件52的尺寸，且每一熱反射環(huán)4的通孔44數(shù)量等同于所述固定件51的數(shù)量。所述固定件51裝設(shè)(如:穿設(shè))于坩鍋蓋2的貫穿孔22，而固定件51穿出于坩鍋蓋2的部位依序穿過所述多個熱反射環(huán)4的通孔44。當(dāng)固定件51穿出熱反射環(huán)4的通孔44時，以定位件52裝·設(shè)(如:螺鎖)于固定件51，以達到擋止熱反射環(huán)4的效果，也即，所述多個熱反射環(huán)4將通過定位件52而定位于所述多個固定件51，進而懸吊于坩鍋蓋2。其中，每一熱反射環(huán)4與每一固定件51之間留有余隙，以容許所述多個熱反射環(huán)4與坩鍋蓋2之間的角度變化。換言之，所述余隙能提供熱反射環(huán)4產(chǎn)生形變時所需的空間，以避免熱反射環(huán)4因形變而與固定件51產(chǎn)生干涉而造成損壞。以上已介紹完長晶裝置100，下述接著針對如何將所述長晶裝置100運用在晶體制造方法作一說明。請參閱圖1A和圖3所示，晶體制造方法的步驟包括如下:實施一準備步驟:提供如上所述的長晶裝置100(在此以圖1A所示的長晶裝置100為例)，并于坩鍋I內(nèi)盛裝一原料(圖未示)。其后，將所述多個熱反射環(huán)4通過吊掛單元5懸吊于坩鍋蓋2下方，并坩鍋蓋2上裝設(shè)隔熱單元3，而后將坩鍋蓋2裝設(shè)于坩鍋I上，使所述多個熱反射環(huán)4位于容置空間11內(nèi)。其中，上述原料的材質(zhì)可以是氧化鋁、硅或其他材質(zhì)，在此不加以限制。實施一加熱步驟:進行長晶裝置100的加熱，以將原料熔融形成一熔湯200。而于長晶裝置100加熱過程中，所述多個熱反射環(huán)4因受熱而產(chǎn)生形變，以使每一熱反射環(huán)4與坩鍋蓋2之間的第一角度逐漸變化至第二角度，進而調(diào)整熔湯200表面的垂直溫梯分布與水平溫梯分布。更詳細地說，當(dāng)每一熱反射環(huán)4與坩鍋蓋2之間的第一角度逐漸變化至第二角度時，每一熱反射環(huán)4的內(nèi)徑自鄰近坩鍋蓋2朝遠離坩鍋蓋2的方向逐漸遞增，并且熔湯200因蒸發(fā)而凝結(jié)于每一熱反射環(huán)4的凝結(jié)物201，其沿每一熱反射環(huán)4表面滑落至熔湯200的外側(cè)部位，進而避免凝結(jié)雜質(zhì)滴落的問題產(chǎn)生。其后，對熔湯200進行引晶步驟以形成晶體(圖略)，其中，由于隔熱單元3與熱反射環(huán)4的設(shè)置，使長晶裝置100于坩鍋I的內(nèi)部與外部不會有溫度驟降的情事產(chǎn)生，以達到提升晶體品質(zhì)的效果。而有關(guān)具體的引晶步驟屬于業(yè)界常用的技術(shù)手段，在此則不加以詳述。附帶說明一點，有關(guān)上述隔熱片31的層數(shù)、熱反射環(huán)4的層數(shù)及熱反射環(huán)4與坩鍋蓋2的角度，其能夠搭配熔湯200表面溫梯的分布狀況而加以調(diào)整。〔實施例的可能功效〕根據(jù)本實用新型實施例，上述的長晶裝置，其能提高制程參數(shù)的可調(diào)區(qū)間，以控制熔湯表面溫梯分布，進而減少擴肩急速生長的機率，達到減少晶體的熱應(yīng)力集中以提升晶體品質(zhì)的效果。再者，長晶裝置更是能通過熱反射環(huán)與坩鍋蓋夾有銳角，且每一熱反射環(huán)的內(nèi)徑自鄰近坩鍋蓋朝遠離坩鍋蓋的方向逐漸遞增，以達到避免凝結(jié)雜質(zhì)影響長晶的效果。以上所述僅為本實用新型的實施例，其并非用以局限本實用新型的專利保護范 圍。
權(quán)利要求1.一種長晶裝置，其特征在于，包括: 一 甘鍋； 一坩鍋蓋，其界定有一開口，該坩鍋蓋裝設(shè)于該坩鍋上，且該坩鍋與該坩鍋蓋包圍定義出一容置空間，該容置空間經(jīng)該開口而連通于外；以及 多個熱反射環(huán)，其設(shè)置于該容置空間內(nèi)且分別懸吊于該坩鍋蓋，而任兩相鄰的熱反射環(huán)呈間隔設(shè)置，且所述多個熱反射環(huán)與該坩鍋蓋之間各形成有一第一角度，所述多個熱反射環(huán)能在該長晶裝置加熱過程中產(chǎn)生形變，以使每一熱反射環(huán)與該坩鍋蓋之間的第一角度能變化至一第二角度。
2.如權(quán)利要求1所述的長晶裝置，其特征在于，進一步包括多個桿狀的固定件，所述多個固定件裝設(shè)于該坩鍋蓋，所述多個熱反射環(huán)定位于所述多個固定件而懸吊于該坩鍋蓋，并且所述多個熱反射環(huán)與所述多個固定件之間留有余隙，以容許所述多個熱反射環(huán)與該坩鍋蓋之間的角度變化。
3.如權(quán)利要求2所述的長晶裝置，其特征在于，進一步包括多個定位件，每一熱反射環(huán)形成有多個通孔，每一通孔的尺寸小于每一定位件的尺寸，所述多個熱反射環(huán)分別經(jīng)由所述多個定位件與所述多個固定件的配合而懸吊于該坩鍋蓋。
4.如權(quán)利要求2所述的長晶裝置，其特征在于，每一熱反射環(huán)呈板狀且具有相對的一第一面與一第二面，于 該長晶裝置加熱過程中，每一熱反射環(huán)的第一面與第二面分別受到不同的熱應(yīng)力而產(chǎn)生不同的熱膨脹，以使每一熱反射環(huán)與該坩鍋蓋之間的第一角度能變化至該第二角度。
5.如權(quán)利要求2所述的長晶裝置，其特征在于，該第一角度為平角，而該第二角度為銳角。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的長晶裝置，其特征在于，所述多個熱反射環(huán)與該坩鍋蓋之間各形成該第二角度時，每一熱反射環(huán)的內(nèi)徑自鄰近該坩鍋蓋朝遠離該坩鍋蓋的方向逐漸遞增。
7.如權(quán)利要求6所述的長晶裝置，其特征在于，進一步具有多層環(huán)狀隔熱片，所述多層隔熱片層層依序堆疊于該坩鍋蓋的外表面上。
8.如權(quán)利要求7所述的長晶裝置，其特征在于，所述多層隔熱片的內(nèi)徑自鄰近該坩鍋蓋朝遠離該坩鍋蓋的方向逐層遞增，所述多層隔熱片的外緣與該坩鍋蓋的外緣切齊。
專利摘要一種長晶裝置，包括一坩鍋、一坩鍋蓋及多個熱反射環(huán)。坩鍋蓋界定有一開口，坩鍋蓋裝設(shè)于坩鍋上且共同包圍定義出一經(jīng)開口而連通于外的容置空間。所述多個熱反射環(huán)設(shè)置于容置空間內(nèi)且分別懸吊于坩鍋蓋，而任兩相鄰的熱反射環(huán)呈等距地間隔設(shè)置，且所述多個熱反射環(huán)與坩鍋蓋之間各形成有一第一角度。其中，所述多個熱反射環(huán)能在該長晶裝置加熱過程中產(chǎn)生形變，以使第一角度變化至一第二角度。從而，本實用新型通過所述多個熱反射環(huán)的設(shè)置而能調(diào)整熔湯表面溫梯分布。
文檔編號C30B17/00GK203112960SQ201320046849
公開日2013年8月7日 申請日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者呂建興, 宋永萱, 陳智勇, 劉哲銘, 游惠喬, 徐文慶, 陳志臣 申請人:中美矽晶制品股份有限公司