[实用新型]一种蓝宝石长晶炉

说明书

本实用新型提供了一种蓝宝石长晶炉，通过设置特定位置的保护气体入气管道及相应的出气口，使通入的保护气体可形成炉盖与坩埚盖之间的杂质排斥区，包围着籽晶杆以及晶体生长界面与外界唯一的连通口，即坩埚盖上的籽晶杆插入口，将携有杂质的气流完全隔离在排斥区外，从而实现对杂质所处区域的有效控制，防止其进入坩埚内影响结晶过程，该区域内的钨钼材料也可隔绝氧气不被氧化产生杂质，有效保证了长晶过程中蓝宝石晶体晶格的正常排列，减少晶体缺陷，提升晶体质量及成品良率，同时坩埚盖上的籽晶杆插入口以及其上方大范围热场的清洁度也得到提高，热场的使用寿命延长。

技术领域

本实用新型涉及晶体生长装置技术领域，特别是涉及一种蓝宝石长晶炉。

背景技术

目前的蓝宝石长晶炉中很多部件均采用钨钼产品，尤其是保温层结构，大多都是采用钨材料、钼材料以及氧化锆砖等。在长晶过程中，由于长晶炉内处于高温状态，保温结构材料挥发严重，会使炉内存在大量挥发物杂质，例如保温氧化锆砖内的多种成分长时间受热后便会发生分解进而释放杂质气体并产生氧化亚铁、硅酸钙等杂质，尤其是氧化锆砖内的Fe₂O₃成分，热分解后会释放出氧气，而钨钼材料在高温下又会与氧气发生反应进一步生成其各自的氧化物杂质。这些杂质不仅会污染热场，还极易跟随炉内热场气流进入蓝宝石生长的熔体内，致使晶体晶格排列发生异常，进而产生晶体缺陷，降低蓝宝石晶体质量，造成一定的良率损失。

现有蓝宝石长晶工艺中设计了多种方法以解决此类问题，其中包括向蓝宝石长晶炉内通入氩气，其目的仅在于通过氩气的流通将保温层释放的杂质和氧气从长晶炉中带走，同时也避免氧气与钨钼材料反应再次生成新的杂质，这种方式虽然能够适当减少杂质的量，但是该装置中剩余的杂质仍会跟随气流充斥在整个炉腔内，导致晶体生长的界面始终暴露于杂质环境中，即由于现有技术并不能控制杂质所处的区域，因此不能完全避免蓝宝石长晶过程受到杂质污染，不能完全保障晶体生长的质量。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种蓝宝石长晶炉，所述长晶炉通过设置特定位置的保护气体入气管道及相应的出气口，使通入长晶炉的保护气体可形成包围着籽晶杆和坩埚盖上籽晶杆插入口的杂质排斥区，有效避免杂质对晶体生长产生影响，减少晶体缺陷，提升晶体良率以及热场清洁度。

为了实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种蓝宝石长晶炉，所述长晶炉包括炉体，所述炉体上有炉盖，所述炉体内有保温结构，所述保温结构包括位于所述炉盖下方的保温层，所述保温层下方有用作蓝宝石晶锭生长容器的坩埚，所述坩埚具有坩埚盖，所述炉盖、保温层和坩埚盖均有籽晶杆插入口；用于夹持籽晶的籽晶杆，所述籽晶杆的一端能穿过所述炉盖、保温层和坩埚盖的籽晶杆插入口伸入到所述坩埚内；以及保护气体入气管道，所述入气管道位于所述炉盖上且端部有出气口，所述出气口位于所述炉盖下表面并包围所述炉盖的籽晶杆插入口，或者所述入气管道与所述籽晶杆同轴，所述入气管道侧壁和/或所述入气管道端部有出气口，且当所述籽晶杆插入坩埚内长晶时，所述出气口位于所述炉盖和所述坩埚盖之间围绕着所述籽晶杆；通过所述入气管道可实现保护气体通入所述长晶炉后在所述炉盖与坩埚盖之间形成杂质排斥区，所述杂质排斥区包围所述籽晶杆和所述坩埚盖的籽晶杆插入口。

作为本实用新型的一种优选方案，当所述入气管道位于所述炉盖上且其端部的出气口位于所述炉盖下表面并包围所述炉盖的籽晶杆插入口时，所述出气口包括一个环状的出气口或多个出气口，所述多个出气口形成环状包围所述炉盖的籽晶杆插入口。

作为本实用新型的一种优选方案，当所述入气管道与所述籽晶杆同轴时，所述入气管道侧壁和/或所述入气管道端部的出气口包括多个，所述多个出气口围绕所述籽晶杆。

作为本实用新型的一种优选方案，所述保护气体入气管道上还连接有流量控制器。

作为本实用新型的一种优选方案，所述长晶炉还包括在所述炉体侧壁上设置的抽气口，且配合所述抽气口安装有压力控制器。