專利名稱：用以生長特厚大單晶氧化鋁片的導(dǎo)模結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用以生長成型單晶氧化鋁技術(shù)領(lǐng)域，具體為用以生長特厚大單晶氧化 鋁片的導(dǎo)模結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
導(dǎo)模法生長LED襯底等用成型寶石片較提拉法、溫梯法、泡生法具有能耗低、生產(chǎn) 效率高、成本低、應(yīng)力分布合理的優(yōu)點(diǎn)，更適宜GaN外延附生，具有質(zhì)量好、合格率高的特 點(diǎn)。國內(nèi)外導(dǎo)模法通常采用射頻感應(yīng)加熱或石墨電阻加熱，公開號為CN200981899的實(shí)用 新型公開了一種用以生長成型單晶氧化鋁瓷的導(dǎo)模結(jié)構(gòu)，其加熱器、坩堝為長方體形或兩 端部為圓弧形狀的長方條形，長方體形或兩端部為圓弧形狀的長方條形中心軸兩側(cè)等距離 處溫度相等，保證了在加熱器、坩堝雙重均溫條件下結(jié)晶器結(jié)晶時(shí)成品率高、晶體內(nèi)應(yīng)力 小、外形尺寸和內(nèi)在質(zhì)量的穩(wěn)定，成本低，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)。但是由于其結(jié)晶器包括模 芯與模套，模芯安裝于模套內(nèi)，模芯與模套為整體鉬塊加工而成，厚度大，在生長單晶氧化 鋁片時(shí)易導(dǎo)致溫度滯后，僅適用于生長成型單晶氧化鋁瓷管或3mm 5mm的單晶氧化鋁瓷 片，不適用生長特厚大單晶氧化鋁片。目前，國外射頻法生長一種LED襯底用的單晶氧化鋁 片的厚度為5mm，其成型生長后需要后續(xù)的切、磨、拋工藝，材料利用率低，最終生產(chǎn)成本高； 另外，國外生長成型單晶氧化鋁片的坩堝導(dǎo)模結(jié)構(gòu)中，為增加投料量而采用多模化后，其結(jié) 晶器的模芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且在生長結(jié)晶臺面處溫度梯度大，易導(dǎo)致單晶氧化鋁片開裂，成品合 格率低。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供了用以生長特厚大單晶氧化鋁片的坩堝導(dǎo)模結(jié)構(gòu)，其 能生長成型8mm 18mm的特厚大單晶氧化鋁片，其結(jié)晶器的模芯結(jié)構(gòu)簡單，并能控制和調(diào) 節(jié)結(jié)晶臺面片溫度梯度，保證晶體成品無氣泡、無生長條紋、內(nèi)應(yīng)力低，且不易開裂，成本合 格率高。其技術(shù)方案是這樣的其包括坩堝，所述坩堝通過托柄安裝于加熱器內(nèi)，所述加熱 器安裝于電極板，所述加熱器外設(shè)置有保溫屏，所述坩堝內(nèi)設(shè)置有結(jié)晶器，所述結(jié)晶器結(jié)晶 臺面的上方設(shè)置有籽晶，所述籽晶通過連接結(jié)構(gòu)與籽晶軸接套連接，所述的坩堝為長方體 形或兩端部為圓弧形狀的長方條形，所述的結(jié)晶器沿坩堝的長度方向的中心線依次布置， 所述加熱器為長方體形或兩端部為圓弧形狀的長方條形，其特征在于所述結(jié)晶器包括模 芯，所述模芯包括兩塊倒L形鉬板，所述兩塊倒L形鉬板端部密封焊接并通過鉬桿對稱鉚焊 連接。其進(jìn)一步特征在于所述兩塊倒L形鉬板連接后其上部底板構(gòu)成V字形結(jié)晶臺面； 所述V字形結(jié)晶臺面的兩個(gè)面沿Y軸對稱，其中處于Y軸右側(cè)的結(jié)晶面與水平面的夾角α 為24° 45° ；所述兩塊倒L形鉬板厚度為2mm 4mm;所述V字形結(jié)晶臺面低于所述坩 堝蓋口的垂直距離為0. 5mm 2mm ；所述兩塊倒L形鉬板底部點(diǎn)焊于結(jié)晶器底板；所述結(jié)晶器底板緊貼所述坩堝底面；所述兩塊倒L形鉬板沿長度方向一側(cè)的外壁設(shè)置有加強(qiáng)筋，所 述加強(qiáng)筋與對側(cè)相平行的坩堝內(nèi)壁接觸并點(diǎn)焊連接；所述保溫屏由石墨板拼裝連接而成， 構(gòu)成所述保溫屏內(nèi)、外層的石墨板為高純石墨板或涂鎢處理的石墨板；構(gòu)成所述保溫屏的 外層也可以為耐高溫鉬板；。本發(fā)明用以生長特厚大單晶氧化鋁片的導(dǎo)模結(jié)構(gòu)，其結(jié)晶器結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)晶器模 芯由兩塊倒L形鉬板通過鉬桿對稱鉚焊連接構(gòu)成，適應(yīng)直接生長成型片狀晶體；V字形結(jié)晶 臺面的兩個(gè)面沿Y軸對稱，其中處于Y軸右側(cè)的結(jié)晶面與水平面的夾角α為24° 45°、 兩塊倒L形鉬板厚度為2mm 4mm能有效保證溫度穩(wěn)定、減少溫度滯后現(xiàn)象、結(jié)晶體表面無 氣泡；V字形結(jié)晶臺面低于坩堝蓋口垂直距離0. 5mm 2mm可以使結(jié)晶器臺面的結(jié)晶具有 較小的溫度梯度，從而使晶體不易開裂；結(jié)晶器模芯的兩塊倒L形鉬板通過鉬桿鉚焊連接 可以保證晶體無生長條紋；保溫屏由石墨板拼裝連接而成，且構(gòu)成所述保溫屏內(nèi)、外層的石 墨板為高純石墨板或涂鎢處理的石墨板可以保證溫度場的穩(wěn)定，保證較高的結(jié)晶成品合格 率；采用本發(fā)明的導(dǎo)模結(jié)構(gòu)生長成型的特厚大單晶氧化鋁片具有無氣泡、無生長條紋、內(nèi)應(yīng) 力低、不易開裂，成品合格率高，其作為GaN襯底片可采用金剛石多線切割技術(shù)切割，成本 比其他晶體生長方法低，更適合工業(yè)化批量生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明的用以生長特厚大單晶氧化鋁片的導(dǎo)模結(jié)構(gòu)主視圖的剖視圖； 圖2為圖1左視的局部視圖3為本發(fā)明中坩堝、結(jié)晶器的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式見圖1、圖2和圖3，本發(fā)明包括坩堝8，坩堝8通過托柄18安裝于加熱器13內(nèi)，加 熱器13安裝于電極板12，加熱器13外設(shè)置有保溫屏17，坩堝8內(nèi)設(shè)置有結(jié)晶器22，結(jié)晶器 22結(jié)晶臺面的上方設(shè)置有籽晶5，籽晶5通過連接結(jié)構(gòu)與籽晶軸接套1連接，該連接結(jié)構(gòu)包 括籽晶軸2，籽晶軸2與籽晶夾3連接，籽晶夾3與籽晶5用螺釘連接，坩堝8為長方體形或 兩端部為圓弧形狀的長方條形，結(jié)晶器22沿坩堝8的長度方向的中心線依次布置，本實(shí)施 例中，結(jié)晶器22沿坩堝3的長度方向的中心線布置了 5個(gè)，加熱器13為長方體形或兩端部 為圓弧形狀的長方條形；結(jié)晶器22包括模芯，模芯包括兩塊倒L形鉬板9，兩塊倒L形鉬板 9端部密封焊接并通過鉬桿10對稱鉚焊連接。兩塊倒L形鉬板9連接后其上部底板構(gòu)成V 字形結(jié)晶臺面；所述V字形結(jié)晶臺面的兩個(gè)面沿Y軸對稱，其中處于Y軸右側(cè)的結(jié)晶面與水 平面的夾角α為24° 45° ；兩塊倒L形鉬板9厚度d為2mm 4mm;結(jié)晶臺面低于坩堝 蓋口 7表面的垂直距離h為0. 5mm 2mm ；兩塊倒L形鉬板9底部點(diǎn)焊于結(jié)晶器底板21 ；兩 塊倒L形鉬板9沿長度方向一側(cè)的外壁設(shè)置有加強(qiáng)筋20，加強(qiáng)筋20與對側(cè)相平行的坩堝內(nèi) 壁接觸并點(diǎn)焊連接；保溫屏17由石墨板拼裝連接而成，構(gòu)成所述保溫屏內(nèi)、外層的石墨板 為高純石墨板或涂鎢處理的石墨板；構(gòu)成所述保溫屏的外層也可以為耐高溫鉬板；結(jié)晶器 底板21緊貼所述坩堝底面。圖1和圖2中，3為籽晶夾，4為觀察孔、6為鎢焊、7為坩堝蓋、 11為反射屏組、12為絕緣板、14為保護(hù)屏組、15坩堝托板、16為石墨支柱、19坩堝托柄。下 面結(jié)合附圖描述一下生長特厚大單晶氧化鋁片的過程坩堝8內(nèi)的單晶氧化鋁液體從結(jié)晶器的底板21進(jìn)入模芯的兩塊倒L形鉬板9形成的夾層上行，從夾層的出口外溢，籽晶5牽 引結(jié)晶的單晶氧化鋁片上行，而夾層出口不斷的單晶氧化鋁液體有溢出，連續(xù)結(jié)晶，從而生 長成單晶氧化鋁片。
權(quán)利要求
用以生長特厚大單晶氧化鋁片的導(dǎo)模結(jié)構(gòu)，其包括坩堝，所述坩堝通過托柄安裝于加熱器內(nèi)，所述加熱器安裝于電極板，所述加熱器外設(shè)置有保溫屏，所述坩堝內(nèi)設(shè)置有結(jié)晶器，所述結(jié)晶器結(jié)晶臺面的上方設(shè)置有籽晶，所述籽晶通過連接結(jié)構(gòu)與籽晶軸接套連接，所述的坩堝為長方體形或兩端部為圓弧形狀的長方條形，所述的結(jié)晶器沿坩堝的長度方向的中心線依次布置，所述加熱器為長方體形或兩端部為圓弧形狀的長方條形，其特征在于所述結(jié)晶器包括模芯，所述模芯包括兩塊倒L形鉬板，所述兩塊倒L形鉬板端部密封焊接并通過鉬桿對稱鉚焊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用以生長特厚大單晶氧化鋁片的導(dǎo)模結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述兩塊倒L形鉬板連接后其上部底板構(gòu)成V字形結(jié)晶臺面，所述V字形結(jié)晶臺面的兩個(gè)面 沿Y軸對稱，其中處于Y軸右側(cè)的結(jié)晶面與水平面的夾角α為24° 45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用以生長特厚大單晶氧化鋁片的導(dǎo)模結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述兩塊倒L形鉬板厚度為2mm 4mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用以生長特厚大單晶氧化鋁片的導(dǎo)模結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述V字形結(jié)晶臺面低于所述坩堝蓋口 0. 5mm 2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用以生長特厚大單晶氧化鋁片的導(dǎo)模結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述兩塊倒L形鉬板底部點(diǎn)焊于結(jié)晶器底板，所述結(jié)晶器底板緊貼所述坩堝底面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用以生長特厚大單晶氧化鋁片的導(dǎo)模結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述兩塊倒L形鉬板沿長度方向一側(cè)的外壁設(shè)置有加強(qiáng)筋，所述加強(qiáng)筋與對側(cè)相平行的坩堝 內(nèi)壁接觸并點(diǎn)焊連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用以生長特厚大單晶氧化鋁片的導(dǎo)模結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述保溫屏由石墨板拼裝連接而成，構(gòu)成所述保溫屏內(nèi)、外層的石墨板為高純石墨板或涂鎢 處理的石墨板，構(gòu)成所述保溫屏的外層也可以為耐高溫鉬板。
全文摘要
本發(fā)明提供了用以生長特厚大單晶氧化鋁片的坩堝導(dǎo)模結(jié)構(gòu)，其能生長成型8mm～18mm的特厚大單晶氧化鋁片，其結(jié)晶器的模芯結(jié)構(gòu)簡單，并能控制和調(diào)節(jié)結(jié)晶臺面片溫度梯度，保證晶體成品無氣泡、無生長條紋、內(nèi)應(yīng)力低，且不易開裂，成本合格率高。其包括坩堝，坩堝通過托柄安裝于加熱器內(nèi)，加熱器安裝于電極板，加熱器外設(shè)置有保溫屏，坩堝內(nèi)設(shè)置有結(jié)晶器，結(jié)晶器結(jié)晶臺面的上方設(shè)置有籽晶，籽晶通過連接結(jié)構(gòu)與籽晶軸接套連接，坩堝為長方體形或兩端部為圓弧形狀的長方條形，結(jié)晶器沿坩堝的長度方向的中心線依次布置，加熱器為長方體形或兩端部為圓弧形狀的長方條形，其特征在于結(jié)晶器包括模芯，模芯包括兩塊倒L形鉬板，兩塊倒L形鉬板端部密封焊接并通過鉬桿對稱鉚焊連接。
文檔編號C30B29/20GK101899705SQ20101023501
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者俞瑾, 俞鶴慶 申請人:無錫金巖光電晶體科技有限公司