專利名稱：長(zhǎng)晶方法及其機(jī)臺(tái)架構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種長(zhǎng)晶方法及其機(jī)臺(tái)架構(gòu)，特別涉及一種以凱氏法(KY法)為基礎(chǔ)的改良式長(zhǎng)晶方法及其機(jī)臺(tái)架構(gòu)。
背景技術(shù)：
人工合成的藍(lán)寶石主要成分為氧化鋁，其不僅硬度僅次于鉆石外，更具有高光學(xué)透光率、耐高溫、高熱傳導(dǎo)等特性，近年來(lái)更廣泛地應(yīng)用在生長(zhǎng)氮化鎵的超高亮度藍(lán)光、綠光、藍(lán)綠光與白光LED磊晶用的基板。另外，也使用在表面聲波元件、手術(shù)用尖端物件、內(nèi)視鏡鏡頭等眾多領(lǐng)域?，F(xiàn)有的藍(lán)寶石晶體生產(chǎn)方式一般可分為兩種，第一種是所謂的柴氏提拉法(CZ 法)，第二種是所謂的凱氏法(KY法)。柴式提拉法是將原料放入坩鍋中，使用加熱源將原料熔解，藉由上方晶種在與坩鍋端采不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，上引生長(zhǎng)出單晶棒(ingot)。 柴氏提拉法雖然憑借轉(zhuǎn)動(dòng)方式使坩鍋內(nèi)的熔解原料熱均勻度較佳，但其所生長(zhǎng)出的單晶棒內(nèi)極易產(chǎn)生氣泡，為人所詬病。而凱氏法是在生長(zhǎng)過程中除了晶頸需拉升外，其余僅控制溫度的變化，因此具有低缺陷密度、晶棒尺寸較大、生長(zhǎng)效率快與產(chǎn)能高等優(yōu)勢(shì)。但凱氏法因?yàn)闊峋鶞夭睿a(chǎn)生的晶棒殘留由熱應(yīng)力，再者，凱氏法所生成單晶棒的A軸往往呈現(xiàn)傾斜狀，造成切割C軸晶棒時(shí)，相當(dāng)大的浪費(fèi)(如圖2)。有鑒于此，本發(fā)明遂針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺失，提出一種嶄新的長(zhǎng)晶方法及其機(jī)臺(tái)架構(gòu)，以有效克服上述的該多個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在提供一種長(zhǎng)晶方法，其在不引起過量氣泡下獲得均溫性良好的原料熔湯，進(jìn)而生長(zhǎng)出一無(wú)熱應(yīng)力殘留且不易碎裂的單晶棒。本發(fā)明的另一目的在提供一種長(zhǎng)晶機(jī)臺(tái)架構(gòu)，其能維持長(zhǎng)成的單晶棒的A軸成垂直狀，以獲得最大的C軸晶柱體積。為達(dá)上述的目的，本發(fā)明提供一種長(zhǎng)晶方法，此長(zhǎng)晶方法包含有提供一坩鍋與一位于該坩鍋上方的晶種，坩鍋內(nèi)承載一原料熔湯，此長(zhǎng)晶方法的特征在于在凱氏長(zhǎng)晶法的基礎(chǔ)上，形成單晶棒的晶肩后，將夾持有晶種的晶種桿與坩鍋端采同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以冷卻生長(zhǎng)出單晶棒的晶身部分。本發(fā)明更提出一種長(zhǎng)晶機(jī)臺(tái)機(jī)構(gòu)，其應(yīng)用于上述的長(zhǎng)晶方法，此長(zhǎng)晶機(jī)臺(tái)機(jī)構(gòu)的特征是在凱氏長(zhǎng)晶機(jī)臺(tái)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，更增設(shè)有一晶種左右移動(dòng)機(jī)構(gòu)，以帶動(dòng)晶種在原料熔湯內(nèi)移動(dòng)，以維持單晶棒的A軸成垂直狀。底下憑借具體實(shí)施例詳加說(shuō)明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。


圖1為本發(fā)明的嶄新的長(zhǎng)晶方法的架構(gòu)示意圖；圖2為背景技術(shù)中單晶棒的A軸與C軸的示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明10-長(zhǎng)晶架構(gòu)；12-坩鍋；14-晶種；16-原料熔湯；18-單晶棒； 20-晶種桿；22-左右移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明的嶄新的長(zhǎng)晶方法的架構(gòu)示意圖。如圖所示，長(zhǎng)晶架構(gòu)10 包含有一坩鍋12與一位于坩鍋12上方的晶種桿20，坩鍋12內(nèi)承載一原料熔湯16，晶種桿 20底端夾持有一晶種14。本發(fā)明是架構(gòu)在凱氏長(zhǎng)晶法(kyropoulous method)的基礎(chǔ)上， 形成一單晶棒18的晶肩后，將晶種14與坩鍋12端采用同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，冷卻生長(zhǎng)出一單晶棒 18的晶身部分。也就是說(shuō)在坩鍋12不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，先下晶種14進(jìn)行引晶，當(dāng)晶種14接觸到原料熔湯16表面后，在晶種14與原料熔湯16的固液介面開始生長(zhǎng)和晶種14相同晶體結(jié)構(gòu)的單晶時(shí)，將晶種14利用晶種桿20以緩慢速度上升，進(jìn)行提拉放大單晶棒18的晶肩部分。 放完晶肩后，晶種桿20帶動(dòng)晶種14與坩鍋12端采用同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，慢慢冷卻，以在不引起過量氣泡下獲得均溫性良好的原料熔湯，進(jìn)而生長(zhǎng)出一無(wú)熱應(yīng)力殘留且缺陷較低的單晶棒18 的晶身部分。長(zhǎng)完晶后，停止旋轉(zhuǎn)，然后將單晶棒18脫離坩鍋12約20 60厘米。接續(xù)， 晶種桿20不旋轉(zhuǎn)，坩鍋12旋轉(zhuǎn)讓熱場(chǎng)溫度均勻下降，然后再退溫。退火過程中，坩鍋12不停止旋轉(zhuǎn)，以保證溫度均勻?，F(xiàn)有的凱氏長(zhǎng)晶法的晶身部分是全靠著溫度變化來(lái)生長(zhǎng)，因此，極易因?yàn)樵先蹨珶峋鶞夭?，產(chǎn)生應(yīng)力殘留。本發(fā)明巧妙地于成長(zhǎng)單晶棒的晶身部分時(shí)，將晶種與坩鍋端采用同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，改善既有凱氏長(zhǎng)晶法因原料熔湯熱均溫差所產(chǎn)生的應(yīng)力殘留，及其導(dǎo)致的晶棒碎裂詬病。再者，既有的凱氏長(zhǎng)晶法所制得的單晶棒的A軸呈現(xiàn)傾斜狀，易造成頸部產(chǎn)生斷裂，此外傾斜的A軸也會(huì)導(dǎo)致鉆取C軸晶柱過程中，相當(dāng)多的成本浪費(fèi)。有鑒于此，本發(fā)明的長(zhǎng)晶方法更包含有利用一外在的左右移動(dòng)機(jī)構(gòu)22，將晶種14由原料熔湯16的外周緣向原料熔湯的中心移動(dòng)，以使單晶棒18的A軸成垂直狀。針對(duì)上述的外在的左右移動(dòng)機(jī)構(gòu)22是在上述長(zhǎng)晶方法需求下，在現(xiàn)有的凱氏長(zhǎng)晶機(jī)臺(tái)架構(gòu)增設(shè)而成，以帶動(dòng)晶種14在原料熔湯16內(nèi)由一開始與原料熔湯16接觸時(shí)的中心偏外側(cè)位置，向原料熔湯16中央緩慢移動(dòng)，以維持單晶棒18的A軸成垂直狀，且避免單晶棒的頸部產(chǎn)生斷裂。此外，當(dāng)單晶棒18的A軸成垂直狀時(shí)，能于掏棒時(shí)獲得最大的C軸晶柱體積。再者，上述的單晶棒18可以是藍(lán)寶石。綜上所述，本發(fā)明提出一種嶄新的長(zhǎng)晶方法及其機(jī)臺(tái)架構(gòu)，其可制得品質(zhì)優(yōu)良的單晶棒，且可維持單晶棒的A軸維持垂直態(tài)，以具有較大的C軸晶柱體積，改良現(xiàn)有凱氏長(zhǎng)晶法原料熔湯熱均溫不良所潛藏的熱應(yīng)力殘留缺失，以及現(xiàn)有凱氏長(zhǎng)晶法因A軸歪斜，所導(dǎo)致的成本浪費(fèi)。唯以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明實(shí)施的范圍。故即凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所述的特征及精神所為的均等變化或修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種長(zhǎng)晶方法，其包含有提供一坩鍋與一位于該坩鍋上方的晶種桿，該坩鍋內(nèi)承載一原料熔湯，該晶種桿底端夾設(shè)有一晶種；其特征在于在凱氏長(zhǎng)晶法的基礎(chǔ)上，于形成一單晶棒的晶肩后，將該晶種桿與該坩鍋采用同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以冷卻生長(zhǎng)出該單晶棒的晶身部分。
2.如權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)晶方法，其特征在于，該單晶棒為藍(lán)寶石單晶棒。
3.如權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)晶方法，其特征在于，更利用一左右移動(dòng)機(jī)構(gòu)，將該晶種由該原料熔湯的外周緣向該原料熔湯的中心移動(dòng)，以使該單晶棒的A軸成垂直狀。
4.一種長(zhǎng)晶機(jī)臺(tái)機(jī)構(gòu)，其應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)晶方法，其特征在于在凱氏長(zhǎng)晶機(jī)臺(tái)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，更增設(shè)有一左右移動(dòng)機(jī)構(gòu)，以帶動(dòng)該晶種在該原料熔湯內(nèi)移動(dòng)，以維持該單晶棒的A軸成垂直狀。
5.如權(quán)利要求4所述的長(zhǎng)晶機(jī)臺(tái)機(jī)構(gòu)，其特征在于，該單晶棒為藍(lán)寶石單晶棒。
全文摘要
本發(fā)明提供一種長(zhǎng)晶方法及其機(jī)臺(tái)架構(gòu)。本發(fā)明的長(zhǎng)晶方法的特征是在于在凱氏長(zhǎng)晶法的基礎(chǔ)上，形成單晶棒的晶肩后，將夾持有晶種的晶種桿與坩鍋采同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以在較佳的原料熔湯熱均溫下冷卻生長(zhǎng)出單晶棒的晶身部分，避免單晶棒因坩鍋內(nèi)原料熔湯熱均溫不良下易碎裂的缺失。
文檔編號(hào)C30B15/30GK102453953SQ20101051772
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者謝旭明 申請(qǐng)人:宏貿(mào)科技有限公司