Выращивание монокристаллов вытягиванием из расплава, например по методу Чохральского: .нагревание расплава или кристаллизуемого материала – C30B 15/14

Раздел C ХИМИЯ; МЕТАЛЛУРГИЯ
C30 Выращивание кристаллов
C30B Выращивание монокристаллов; направленная кристаллизация эвтектик или направленное расслаивание эвтектоидов; очистка материалов зонной плавкой; получение гомогенного поликристаллического материала с определенной структурой; монокристаллы или гомогенный поликристаллический материал с определенной структурой; последующая обработка монокристаллов или гомогенного поликристаллического материала с определенной структурой; устройства для вышеуказанных целей
C30B 15/00 Выращивание монокристаллов вытягиванием из расплава, например по методу Чохральского
C30B 15/14 .нагревание расплава или кристаллизуемого материала

Патенты в данной категории

СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ПАРАТЕЛЛУРИТА ГРАННОЙ ФОРМЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов парателлурита методом Чохральского, которые могут быть использованы при изготовлении поляризаторов в ближней ИК-области. Способ выращивания кристаллов парателлурита гранной формы из расплава включает наплавление порошка диоксида теллура в платиновый тигель, создание необходимого осевого распределения температуры, обеспеченного градиентом температуры 1-2 град/см над расплавом, скачком в 2-3 град на границе раздела воздух-расплав, повышением температуры на 2-3 градуса до глубины 2 см и постоянством температуры по всей оставшейся толщине расплава, нахождение равновесной температуры при касании затравочным кристаллом поверхности расплава, рост кристалла при его вращении и вытягивании с заданным изменением площади поперечного сечения с использованием системы весового автоматического контроля и нагревательной печи с четырьмя независимыми нагревательными элементами по вертикали, отрыв кристалла от расплава и охлаждение кристалла до комнатной температуры, при этом используют печь, в которой средние нагревательные элементы выполнены в виде трех одинаковых сегментов по 120 градусов каждый, а рост кристалла ведут в условиях неоднородного радиального разогрева расплава повышением на 1-2 градуса температуры в 120-градусном секторе в нижней части ростового тигля. Изобретение позволяет получить крупногабаритные кристаллы парателлурита (массой до 1,8 кг) с пониженным светорассеянием и полностью свободные от газовых включений. 2 н. п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 1 пр.

2507319
патент выдан:
опубликован: 20.02.2014
ПОЛУЧЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к конструкции «горячей зоны» при выращивании кристаллов из расплава методом Чохральского, которая включает область расплава, тигель и теплоизолирующий экранирующий элемент, включающий диск 33а, изолятор 33b, колпак 33с, выполненный с возможностью разделения входящего потока продувочного газа II на первый частичный поток IIa и второй частичный поток IIb таким образом, что первый частичный поток IIa направляется через область расплава, а второй частичный поток IIb направляется вдоль канала 34 внутри теплоизолирующего экранирующего элемента в обход пространства в тигле, расположенного над указанным расплавом, перед выходом его из «горячей зоны». Изобретение обеспечивает повышение экономической эффективности получения кристаллов. Это достигается за счет конструкции «горячей зоны», организации потоков газов и процесса роста, которые могут снизить потребление энергии, увеличить срок службы деталей «горячей зоны» и повысить производительность, например - за счет наличия устройств для открывания «горячей зоны» и легкой адаптации «горячей зоны» к различным диаметрам кристалла. 4 н. и 9 з п. ф-лы, 9 ил.

2456386
патент выдан:
опубликован: 20.07.2012
САПФИР С r-ПЛОСКОСТЬЮ, СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к керамике, в частности к технологии производства монокристаллического сапфира. В одном из вариантов описан способ формирования монокристаллического сапфира с r-плоскостью, включающий следующие стадии: стадию, на которой приспособление с расплавом затравливают затравкой, имеющей ориентацию r-плоскости, практически параллельную продольной оси отверстия формообразователя и параллельную направлению выращивания кристалла; стадию, на которой кристаллизуют монокристаллический сапфир над формообразователем, причем монокристаллический сапфир имеет ориентацию r-оси, практически перпендикулярную основной поверхности сапфира; стадию, на которой монокристаллический сапфир пропускают через первую область, имеющую первый температурный градиент менее примерно 26°С/см; и последующую стадию, на которой сапфир пропускают через вторую область, имеющую второй температурный градиент менее примерно 6,4°С/см, причем первая область граничит с наконечником формообразователя и имеет длину менее примерно полдюйма, а вторая область граничит с первой областью. Изобретение обеспечивает получение монокристаллического материала, демонстрирующего отсутствие малоугловых границ. 10 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 пр.

2448204
патент выдан:
опубликован: 20.04.2012
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛА САПФИРА С ОРИЕНТАЦИЕЙ В С-ПЛОСКОСТИ

Изобретение относится к технологии получения керамических материалов, в частности монокристаллического сапфира в виде слитков или пластин, которые могут быть использованы при производстве светодиодов. Способ формирования материала монокристалла сапфира с ориентацией в С-плоскости включает затравливание установки с расплавом затравкой, имеющей ориентацию оси С главным образом перпендикулярно продольной оси отверстия формообразователя; кристаллизацию монокристалла сапфира над формообразователем, при этом монокристалл сапфира имеет ориентацию оси С главным образом перпендикулярно основной поверхности сапфира; вытягивание сапфира через первую область, имеющую первый градиент температур, при этом сапфир находится при температуре больше чем 1850°С, причем первая область включает часть сапфира, имеющую длину больше или равную 1 см, последовательное прохождение сапфира через вторую область, имеющую второй градиент температур, который меньше, чем первый градиент температур, при этом сапфир находится при температуре больше чем 1850°С, причем первый градиент температур, по меньшей мере, на 10°С/см больше, чем второй градиент температур и охлаждение сапфира с ориентацией в С-плоскости для получения материала, имеющего менее чем 10000 нарушений дислокации на 1 см2. Полученный материал имеет низкую поликристалличность и/или низкую плотность дислокации. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 14 ил.

2436875
патент выдан:
опубликован: 20.12.2011
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ САПФИРА

Изобретение относится к технологии и оборудованию для выращивания монокристаллов сапфира. Устройство содержит вакуумную камеру 1, электронагреватель 4, тигель для плавки сырья 6, установленный внутри нагревателя 4, отражатель 7 и тепловые экраны 8, расположенные между электронагревателем 4 и водоохлаждаемыми стенками 1a, 1b вакуумной камеры 1. Часть экранов 8 выполнена с обращенной к нагревателю зеркальной поверхностью, которая находится в герметичной полости, образованной сваркой торцов обечаек соседних листов-экранов, в промежутках между которыми установлены дистанционные элементы с последующим вакуумированием этой полости. Такие экраны обеспечивают максимальные значения коэффициента отражения теплового потока, снижают теплопотери, улучшают параметры температурного поля и качество изделий, уменьшают расход электроэнергии и мощность нагревателей. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

2419689
патент выдан:
опубликован: 27.05.2011
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ МЕТОДОМ ЧОХРАЛЬСКОГО

Изобретение относится к области получения монокристаллов кремния. Устройство включает камеру 1 выращивания монокристалла 22 с расположенным в ней тиглем 4 для получения расплава, средство вытягивания из расплава монокристалла кремния и экранирующее приспособление, расположенное соосно выращиваемому монокристаллу 22, выполненное в виде двойного экрана - внутреннего 15 и внешнего 16, при этом внешний экран 16 имеет форму, повторяющую или близкую к форме кварцевого тигля 4, а внутренний 15 - форму усеченного конуса, обращенного малым основанием к расплаву. Экранирующее приспособление снабжено вторым коническим экраном 9. размещенным внутри первого 15 и коаксиально ему, с зазором между ними для обеспечения возможности прохода газа через зазор к стенкам камеры, верхний край второго конического экрана 9 соединен с кольцом 10, под которым размещен водоохлаждаемый экран 12, внутренняя полость которого соединена трубками для подвода и отвода воды, а экран 16, повторяющий форму тигля, соединен с боковым цилиндрическим теплоизолирующим экраном. Водоохлаждаемый экран 12 выполнен в виде полого цилиндра, имеющего в стенках полость прямоугольного сечения, которая снабжена трубками для подвода и отвода воды. Верхняя часть бокового теплоизолирующего экрана выполнена в виде набора колец 20. Пространство между первым коническим экраном 15 и экраном 16, повторяющим форму тигля, заполнено теплоизолирующим материалом 17, например графитовым войлоком. Боковой теплоизолирующий экран снабжен отверстиями для прохода газа к боковым стенкам камеры выращивания. Изобретение направлено на повышение структурного совершенства выращиваемых бездислокационных монокристаллов кремния при одновременном снижении энергозатрат на их производство. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

2382121
патент выдан:
опубликован: 20.02.2010
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ОБЪЕМНЫХ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ САПФИРА

Изобретение относится к технологии выращивания из расплавов объемных прямоугольных кристаллов сапфира с заданной кристаллографической ориентацией. Устройство содержит вакуумную камеру 1 с установленным в ней тиглем 2 с прямоугольным формообразователем 3, размещенным во внутреннем пространстве нагревателя 4, собранного из ламелей, расположенных по образующей нагревателя 4, повторяющей форму тигля 2. Свободные концы ламелей закреплены на токовводах 5. Тигель 2 и образующая нагревателя 4, по которой расположены ламели, имеют прямоугольную форму, высота ламелей превышает высоту тигля на 20-25%, количество ламелей, расположенных в средней части каждой стороны образующей и составляющей 1/3 ее ширины, в 2-2,2 раза меньше количества ламелей, расположенных по краям стороны, а площадь поперечного сечения формообразователя на 35-45% меньше, чем площадь поперечного сечения тигля. Ламели могут быть выполнены сплошными или составными, состоящими из двух одинаковых секций, расположенных одна над другой. Прямоугольная форма тигля и образующей нагревателя, по которой расположены ламели, выполнена со скруглениями. Устройство позволяет снизить длительность процесса и потери исходного сырья при выращивании высококачественных крупноразмерных кристаллов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

2368710
патент выдан:
опубликован: 27.09.2009
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ТУГОПЛАВКИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к технологии выращивания тугоплавких монокристаллов, в частности сапфира, рубина, из расплава с использованием затравочного кристалла. Устройство включает двухсекционную камеру 1, в верхней секции которой расположен подвижный по вертикали водоохлаждаемый шток 4 с затравкодержателем 5, а в нижней секции установлен тигель 2 на подставке. Тепловой узел в виде двухсекционного нагревателя образован из U-образных ламелей, собранных и изогнутых по форме тигля, верхние концы которых закреплены в кольцевых токовводах 13, расположенных коаксиально относительно вертикальной оси всего устройства. Секции камеры 1 разделены набором накладных экранов 9 с центральным отверстием для прохода водоохлаждаемого штока 4 с затравкодержателем 5, установленных на верхних краях тигля 2, а нагреватель выполнен из вольфрамовых прутков, имеющих различную толщину в верхней 11 и нижней 12 секциях таким образом, что площадь поперечного сечения вольфрамовых прутков верхней секции 11 нагревателя, расположенной выше уровня тигля 2, превышает не менее чем в два раза площадь поперечного сечения вольфрамовых прутков нижней секции 12 нагревателя, окружающей снаружи поверхность тигля 2, при этом элементы верхней и нижней секций нагревателя образуют единые U-образные ламели. На токовводах 13, установленных вверху двухсекционной камеры, закреплены сверху через электроизоляционные вставки 14 держатели 15 подвесных экранов 16, выполненных в виде набора горизонтальных молибденовых пластин кольцевого типа и расположенных в верхней секции камеры роста между водоохлаждаемым штоком 4 и верхней секцией 11 нагревателя. Изобретение позволяет упростить конструкцию устройства, обеспечивает возможность создания выпуклого фронта кристаллизации, создает условия уменьшения количества пузырей в кристалле, что, в конечном итоге, позволяет получать крупные кристаллы высокого оптического качества с однородной структурой при экономии использования электроэнергии в процессе выращивания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

2361020
патент выдан:
опубликован: 10.07.2009
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ МЕТОДОМ ЧОХРАЛЬСКОГО

Изобретение относится к области получения монокристаллов полупроводниковых материалов. Устройство включает камеру 1 выращивания монокристалла с расположенным в ней тиглем 4 для получения расплава, средство вытягивания из расплава монокристалла кремния и экранирующее приспособление, расположенное соосно выращиваемому монокристаллу, выполненное в виде двойного экрана - внутреннего 12 и внешнего 13, при этом внешний экран имеет форму, повторяющую или близкую к форме кварцевого тигля, а внутренний - форму усеченного конуса, обращенного малым основанием к расплаву. Экранирующее приспособление снабжено вторым коническим экраном 9, размещенным внутри первого и коаксиально ему, с зазором между ними для обеспечения возможности прохода газа через зазор к стенкам камеры, верхний край второго конического экрана соединен с кольцом 10, контактирующим с водоохлаждаемыми стенками камеры выращивания с помощью кольца из графитовой ткани 11, а экран, повторяющий форму тигля, соединен с боковым цилиндрическим теплоизолирующим экраном, в состав которого входят теплоизоляционные цилиндрические экраны 7 и 8, набор теплоизолирующих колец 15, 16, 17 и набор сменных колец 19. Изобретение направлено на повышение структурного совершенства выращиваемых бездислокационных монокристаллов кремния при одновременном снижении энергозатрат на их производство. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

2355834
патент выдан:
опубликован: 20.05.2009
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ LiNbO3 И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов LiNbO3 стехиометрического состава, используемого в нелинейной оптике. Монокристаллы LiNbO3 плавятся инконгруэнтно и поэтому для получения монокристаллов стехиометрического состава используют вытягивание монокристалла из жидкой фазы эвтектического состава с подпиткой твердой фазой предварительно синтезированного соединения, подогреваемой снизу и сверху двухслойным спиральным электронагревателем, помещенным в жидкую фазу и установленным с зазором относительно подпитывающей твердой фазы, а уменьшение градиентов температуры в жидкой фазе и получаемом монокристалле осуществляют использованием печи для подогрева монокристалла. Устройство включает механизм вытягивания монокристалла, теплоизолированный тигель с подпитывающей твердой фазой, плоский нагреватель тигля с теплоизоляцией, двухслойный спиральный электронагреватель с поперечным сечением спиралей в виде перевернутых желобов, перекрывающих все сечение тигля, установленный с зазором относительно подпитывающей твердой фазы, при этом двухслойный спиральный электронагреватель снабжен электродами, проходящими через теплоизоляцию печи для подогрева монокристалла и скрепленными с ней. Нагреватели устройства формируют плоские изотермические поверхности по высоте тигля, двухслойный спиральный электронагреватель с поперечным сечением спиралей в виде перевернутых желобов, перекрывающих все сечение тигля, отводит пузырьки воздуха, выделяющиеся при растворении подпитывающей твердой фазы, от фронта кристаллизации к стенкам тигля, установка двухслойного спирального электронагревателя с зазором относительно подпитывающей твердой фазы обеспечивает ее нагрев до температуры растворения при условии уменьшения градиентов температуры в жидкой фазе и монокристалле, что осуществляется использованием печи с теплоизоляцией для подогрева вытягиваемого монокристалла, входящей в тигель по мере растворения подпитки и роста монокристалла. Это стабилизирует условия проведения диффузионного механизма роста, снижает термические напряжения в монокристалле и обеспечивает получение структурно-совершенных монокристаллов LiNbO3 стехиометрического состава с точностью около 0,1%. 2 н.п.ф-лы, 1 ил.

2330903
патент выдан:
опубликован: 10.08.2008
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области выращивания крупногабаритных монокристаллов с использованием двойного тигля и подпитки расплава исходным материалом. Способ включает нагрев ростового узла с контролем температуры, добавление гранулированной шихты в тигель посредством дозатора, подвод затравки к поверхности расплава, вытягивание вверх вращающегося затравочного кристалла и автоматический контроль диаметра выращиваемого кристалла за счет регулирования скорости подпитки уровня расплава и мощности, подводимой к донному нагревателю. Уровень расплава поддерживают в течение всего процесса равным или меньшим где g=9,8 м/с2 - ускорение свободного падения, - температурный коэффициент объемного расширения, h - высота мениска расплава, T - разность температур на дне тигля и на фронте кристаллизации, k - температуропроводность расплава , - теплопроводность расплава, - плотность расплава, С - теплоемкость расплава при постоянном давлении, - кинематическая вязкость расплава. Также приведено устройство для осуществления способа. За счет выбора уровня расплава вследствие отсутствия свободной конвекции расплава и возможности управления формой фронта кристаллизации, во-первых, достигается повышение осевой и радиальной однородности кристалла, а во-вторых, при этом значительно повышается управляемость и воспроизводимость процесса. За счет выбора высоты стенок наружной и внутренней частей тигля , где R - радиус кристалла, - коэффициент теплоотвода с поверхности кристалла, - коэффициент теплопроводности кристалла, и уровня расплава вследствие управляемости осевого градиента температуры на фронте кристаллизации достигается повышение осевой однородности кристалла и улучшение его качества, при этом значительно повышается производительность и экономится материал тигля. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

2320791
патент выдан:
опубликован: 27.03.2008
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ОКСИДОВ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к области выращивания оптических кристаллов, предназначенных для применения в оптоэлектронных приборах. Устройство содержит корпус с камерой роста и камерой охлаждения, которые разделены керамической проставкой, тигель, размещенный в камере роста, индукционный нагреватель, верхний металлический нагревательный экран, установленный над тиглем, и механизм перемещения кристалла с штоком. Тигель выполнен в виде цилиндра, плоское днище которого сопрягается с цилиндрической боковой поверхностью по сферической поверхности, верхний металлический экран выполнен двухсекционным с нижней конической секцией и верхней сферической секцией, между камерами роста и охлаждения установлена наборная диафрагма со сменными концентрическими вставками, а к донной части тигля прикреплен приемник наведенных токов Фуко в виде цилиндра. Внутренний диаметр любой концентрической вставки наборной диафрагмы на 2-16 мм больше диаметра выращиваемого кристалла, причем концентрические вставки наборной диафрагмы выполнены из материала тигля. Диапазон отношения высоты цилиндрической стенки тигля к высоте стенки приемника наведенных токов Фуко составляет от 2 до 10, а диапазон отношения высоты конической секции верхнего металлического экрана к высоте сферической секции этого экрана составляет от 2 до 5. Устройство позволяет выращивать крупногабаритные (диаметром и длиной более 100 мм) оксидные кристаллы (LiNbO3, LiTaO 3 и др.) высокого оптического качества и структурного совершенства. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

2320790
патент выдан:
опубликован: 27.03.2008
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА МЕТОДОМ АМОСОВА

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов из расплавов на затравочный кристалл и может быть использовано для выращивания монокристаллов различного химического состава, например, типа А2В6 и А3В 5, а также монокристаллов тугоплавких оксидов, например, сапфира. Сущность изобретения: в способе получения монокристаллов выращиванием из расплава, включающем расплавление исходного материала и вытягивание монокристалла кристаллизацией расплава на затравочном кристалле с регулируемым отводом теплоты кристаллизации и использованием независимых источников нагрева, образующих тепловые зоны, согласно изобретению независимые источники нагрева образуют две равновеликие расположенные соосно тепловые зоны с созданием единой термической области расплава и выращиваемого монокристалла и разделяемые зеркалом расплава, при этом расплавление исходного материала ведут в две стадии: сначала нагреванием верхней тепловой зоны с подачей на верхний нагреватель 30-50% мощности, необходимой для получения расплава, до достижения максимальной температуры, обеспечивающей стабильное состояние твердой фазы затравочного кристалла; затем оставшуюся мощность подают в нижнюю тепловую зону на нижний нагреватель при поддержании неизменной температуры верхней тепловой зоны до достижения полного расплавления шихты; процесс разращивания и выращивания монокристалла ведут при регулируемом снижении температуры в верхней тепловой зоне при сохранении неизмененной величины подаваемой мощности в нижнюю тепловую зону. Кроме того, отвод теплоты кристаллизации на стадии разращивания и выращивания монокристалла ведут со скоростью кристаллизации монокристалла, рассчитываемой по формуле:

2261297
патент выдан:
опубликован: 27.09.2005
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА

Изобретение может быть использовано в технологии выращивания кристаллов, например, сапфира. Сущность изобретения: устройство для выращивания монокристаллов включает двухсекционную камеру, затравкодержатель, закрепленный на штоке, тигель, тепловой узел с нагревателем, собранным из изогнутых по форме тигля U-образных ламелей, центрирующее кольцо, на котором закреплены замкнутые части ламелей, водоохлаждаемые кольцевые токовводы. Тепловой узел устройства выполнен в виде двух одинаковых по форме, массе и габаритам нагревателей, являющихся зеркальным отображением друг друга, при этом замкнутые части U-образных ламелей закреплены на центрирующем кольце развернутыми на 90°, а шток с затравкодержателем расположен внутри верхнего нагревателя, свободные концы ламелей через токопроводящие переходники соединены с токовводами с чередованием знаков токовой нагрузки "плюс плюс минус минус", тигель установлен на изолированных опорах, расположенных между ламелями нагревателя, имеющими одинаковый знак токовой нагрузки, а токопроводящие переходники выполнены из тугоплавкого материала с сопротивлением, меньшим сопротивления ламелей, при этом концы переходников соединены с ламелями, расположены на одном расстоянии от оси нагревателя. Технический результат заключается в возможности выращивания крупногабаритных монокристаллов, повышении их структурного совершенства за счет отсутствия переохлаждения расплава и увеличении срока службы узлов. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

2261296
патент выдан:
опубликован: 27.09.2005
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛА КРЕМНИЯ ИЗ РАСПЛАВА

Изобретение относится к технологии получения кремния для полупроводниковой промышленности методом Чохральского. Сущность изобретения: устройство для выращивания монокристалла кремния из расплава содержит камеру с отверстиями для эвакуации газового потока, в которой размещены тигель для расплава, расположенный в подставке на штоке, верхний газонаправляющий экран, формирующий газовый поток над расплавом, и нагреватель. Устройство дополнительно снабжено нижним газонаправляющим кольцевым экраном с центральным отверстием для перемещения подставки, установленным над нагревателем. Отверстия для эвакуации газового потока выполнены в корпусе камеры между верхним и нижним газонаправляющими экранами. Пространство между корпусом, нижним газонаправляющим кольцевым экраном, нагревателем и штоком заполнено засыпкой, например, из карбида кремния. Нагреватель может быть выполнен секционным. В этом случае засыпка фиксируется между секциями нагревателя при помощи уплотняющих вставок, например, из графитового войлока. Вокруг штока засыпка может быть зафиксирована при помощи уплотняющего кольца. Устройство позволяет значительно повысить производительность процесса выращивания, улучшить качественные характеристики выращенных монокристаллов кремния и снизить их себестоимость, а также продлить срок службы теплового узла, уменьшить затраты на его обслуживание и ремонт. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

2241079
патент выдан:
опубликован: 27.11.2004
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ, ЭКРАНИРУЮЩЕЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ И СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ ПО МЕТОДУ ЧОХРАЛЬСКОГО

Изобретение относится к области получения монокристаллов полупроводниковых материалов и может быть использовано при выращивании монокристаллов кремния из расплава по методу Чохральского. Сущность изобретения: устройство для выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского включает камеру выращивания монокристалла с расположенным в ней тиглем для получения расплава и вытягивания из расплава монокристалла кремния, и экранирующее приспособление, расположенное соосно выращиваемому монокристаллу, которое выполнено в виде двойного экрана - внутреннего и внешнего, при этом внешний экран имеет форму, повторяющую или близкую к форме кварцевого тигля, а зазор между внутренней поверхностью кварцевого тигля и внешним экраном составляет 10-30 мм, и двойной экран установлен таким образом, что расстояние между его нижним торцом и поверхностью расплава составляет 8-40 мм. Экранирующее приспособление позволяет увеличить скорость потока инертного газа вблизи поверхности расплава в зоне выращивания, в результате чего процесс выращивания происходит при более высокой скорости и с большим выходом структурно-совершенных монокристаллов. 3 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

2231582
патент выдан:
опубликован: 27.06.2004
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к производству монокристаллов, к устройствам для выращивания монокристаллов из расплавов, и может быть использовано для получения профилированных калиброванных объемных монокристаллов, в частности сапфира. Сущность изобретения: устройство для выращивания профилированных монокристаллов на затравочном кристалле включает тигель для расплава, нагреватель и размещенный в тигле формообразователь, выполненный в виде монолитного цилиндра или призмы со сквозными горизонтальными каналами в нижней части и с глухими центральным и наклонными каналами, пересекающими горизонтальные каналы, при этом центральный канал выходит к затравочному кристаллу, а наклонные каналы выходят на боковую поверхность в верхней части формообразователя, нагреватель выполнен из отдельных, одинаковых по длине и конфигурации U-образных изогнутых по форме тигля ламелей из калиброванных прутков тугоплавких металлов и сплавов, собранных в круг или в секции по образующей, повторяющей форму формообразователя. Для выращивания кристаллов с кубической и гексагональной решетками суммарное количество ламелей кратно 12. Изобретение позволяет исключить образование микропор и малоугловых структурных новообразований, увеличить выход изделий и сократить количество отходов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

2230839
патент выдан:
опубликован: 20.06.2004
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов из вязких расплавов тугоплавких оксидов методом Чохральского для получения объемных профилированных монокристаллов с высокой степенью совершенства структуры. Сущность изобретения: в способе выращивания монокристаллов из расплавов тугоплавких оксидов на затравочный кристалл по методу Чохральского выращивание проводят из нагревателя, установленного в тигель и выполненного из собранных в секции U-образных ламелей, изогнутых в виде чаши по внутренней форме тигля, ориентированные грани затравочного кристалла располагают между секциями нагревателя, а количество секций нагревателя соответствует количеству граней затравочного кристалла. Способ позволяет увеличить выход монокристаллов с качественной структурой, увеличить загрузку шихты и получить крупногабаритные монокристаллы, сократить затраты электроэнергии и расход исходных дорогостоящих высокочистых материалов на единицу изделий. 3 ил.

2230838
патент выдан:
опубликован: 20.06.2004
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ САПФИРА

Изобретение относится к технологии выращивания из расплавов монокристаллов сапфира и направлено на совершенствование тепловой защиты системы. Сущность изобретения: в устройстве для выращивания монокристаллов сапфира, включающем вакуумную камеру, тигель с формообразователем, установленные коаксиально тиглю цилиндрический резистивный нагреватель из вольфрамовых прутков, цилиндрический отражатель, вертикальный экран в виде скрепленных между собой молибденовых цилиндров, а также верхний и нижний горизонтальный экраны, отражатель выполнен из двух пар коаксиально расположенных цилиндров из молибдена, полости внутри пар заполнены тугоплавкими материалами, а соотношение внешнего диаметра тигля и внутренних диаметров цилиндрических пар отражателя составляет 1:(1,6-1,8):(2,0-2,2) соответственно, при этом расстояние от прутков нагревателя до оси камеры составляет 0,65-0,75 от радиуса камеры. Кроме того, пары цилиндров отражателя выполнены составными по высоте; полости пар цилиндров отражателя заполнены вольфрамовыми прутками, и/или вольфрамовым порошком, и/или молибденовой губкой, и/или молибденовой губкой с добавлением смеси порошков молибдена и вольфрама. Технический результат заявляемого изобретения состоит в обеспечении возможности получения кристаллов от 20 кг при сохранении их качества и снижении затрат на систему тепловой защиты. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

2227821
патент выдан:
опубликован: 27.04.2004
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА

Изобретение относится к производству монокристаллов и может быть использовано в технологии выращивания монокристаллов из вязких расплавов тугоплавких оксидов методом Степанова для получения объемных профилированных калиброванных монокристаллов больших диаметров с высокой степенью совершенства структуры. Сущность изобретения: способ выращивания монокристаллов на затравочном кристалле из (вязких) расплавов тугоплавких оксидов из тигля с формообразователем при создании в расплаве изотермы круглой формы включает выращивание при синхронном вращении в одну сторону тигля, формообразователя и затравочного кристалла при соответствии кристаллографических граней затравочного кристалла форме формообразователя, при этом изотерму круглой формы создают нагревателем, повторяющим форму тигля, установленного в нагреватель, собранный из ламелей U-образной формы из прутков тугоплавких металлов и сплавов, собранных (установленных) в круг или в секции, с суммарным количеством ламелей, кратным числу граней выращиваемых монокристаллов и кратным 12; затравливание осуществляют в центре формообразователя и разращивание монокристалла проводят от центра к краю формообразователя, имеющего большую температуру. Техническим результатом изобретения является выравнивание радиальных температур в тигле с расплавом, на формообразователе и в растущем кристалле и повышение выхода годного при изготовлении изделий заданного профиля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
2222647
патент выдан:
опубликован: 27.01.2004
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА

Изобретение относится к технологии выращивания калиброванных профилированных объемных монокристаллов из расплавов тугоплавких оксидов методом Степанова. Сущность изобретения: способ выращивания монокристаллов из расплавов тугоплавких оксидов на затравочном кристалле из тигля с формообразователем заключается в том, что выращивание проводят при соответствии кристаллографических граней затравочного кристалла форме формообразователя и форме радиальной изотермы в расплаве, которую создают нагревателем, повторяющим форму тигля, установленного в нагреватель, выполненный из изогнутых U-образных ламелей, собранных в круг или в секции, с суммарным количеством ламелей, равным 12К, где К - целое число, при этом соответствие формы радиальной изотермы форме формообразователя создают количеством ламелей l в секциях нагревателя, определяемым по формуле , где m - количество граней растущего кристалла или количество сторон формообразователя; n - разность ламелей в секциях (определяется по разности сторон прямоугольника). Техническим результатом заявленного изобретения является предотвращение образования малоугловых границ в выращиваемых монокристаллах, повышение совершенства их структуры, возможность выращивания крупногабаритных профилированных калиброванных монокристаллов и повышение выхода годного при изготовлении изделий заданного профиля. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
2222646
патент выдан:
опубликован: 27.01.2004
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА

Изобретение относится к устройствам выращивания крупногабаритных объемных профилированных монокристаллов из расплавов, например, сапфира по методам Чохральского, Киропулоса. Сущность изобретения: устройство для выращивания монокристаллов из расплава на затравочном кристалле включает цилиндрическую камеру с крышкой, тепловой узел, тигель для расплава, затравкодержатель, закрепленный на штоке с возможностью вращения и вертикального перемещения. Камера выполнена двухсекционной и с механизмом вертикального перемещения секций, тепловой узел установлен между верхней и нижней секциями камеры и выполнен в виде полого водоохлаждаемого цилиндра с размещенными внутри него нагревателем, собранным из изогнутых по форме внутренней поверхности тигля U-образных ламелей, и замкнутыми кольцевыми водоохлаждаемыми токовводами, цилиндр закреплен на дополнительном штоке, расположенном на внешней поверхности цилиндра и снабженном механизмом перемещения цилиндра по вертикали и вокруг штока, внутренняя сторона цилиндра в нижней его части выполнена с выступами, на которых размещены изоляторы, токовводы выполнены с отверстиями, в которых закреплены свободные концы ламелей, а U-образные изогнутые концы ламелей закреплены на центрирующем их кольце, токовводы установлены на изоляторах, центрирующих нагреватель, а их выводы расположены на боковой поверхности цилиндра в разных горизонтальных плоскостях, нагреватель установлен внутри тигля, при этом размеры тигля и нагревателя отвечают соотношению dкр2dнагр-dтигля. Устройство позволяет повысить совершенство структуры и обеспечить однородность размеров по всей длине монокристалла, увеличить производительность за счет увеличения размеров нагрузки, снизить энергоемкость и сократить расход исходного материала за счет полной выборки расплава при выращивании монокристалла, а также увеличить срок службы вольфрамовых тиглей и нагревателя. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
2222645
патент выдан:
опубликован: 27.01.2004
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА

Изобретение относится к устройствам выращивания профилированных монокристаллов из расплавов на затравочном кристалле, например, сапфира, по методам Чохральского, Киропулоса. Устройство включает цилиндрическую камеру с крышкой, тигель для расплава, затравкодержатель, закрепленный на штоке с возможностью перемещения, камера выполнена двухсекционной и с механизмом вертикального перемещения секций; тепловой узел, установленный между верхней и нижней секциями камеры, выполнен в виде полого водоохлаждаемого цилиндра с размещенными внутри него нагревателем, собранным из U-образных ламелей, изогнутых по форме тигля, и замкнутыми кольцевыми водоохлаждаемыми токовводами, цилиндр закреплен на дополнительном штоке, расположенном на внешней поверхности цилиндра и снабженном механизмом перемещения цилиндра по вертикали и вокруг штока, внутренняя сторона цилиндра в нижней его части выполнена с выступами, на которых размещены изоляторы, токовводы выполнены с отверстиями, в которых закреплены свободные концы ламелей, а изогнутые U-образные концы ламелей закреплены на центрирующем их кольце; токовводы установлены на изоляторах, центрирующих нагреватель, а их выводы расположены на боковой поверхности цилиндра в разных горизонтальных плоскостях. Изобретение обеспечивает создание и поддержание постоянства форм радиальных изотерм с различной геометрией по всей длине выращиваемого монокристалла, снижение структурных дефектов в кристалле за счет проведения процесса выращивания при минимальных градиентах температуры, простоту эксплуатации и эргономичность. 1 с. и 5 з. п. ф-лы, 3 ил.
2222644
патент выдан:
опубликован: 27.01.2004
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ТУГОПЛАВКИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к кристаллографии. Устройство содержит камеру роста с расположенными в ней тепловым узлом, состоящим из нагревателя, тоководов системы многослойных экранов в форме прямоугольного параллелепипеда, окружающей нагреватель и образующей приемную и исходные части туннеля, и волокуши, соединенной с механизмом перемещения. Нагреватель выполнен в виде моноблока, изготовленного из слоистого графитового монолита, полученного путем спекания графитовых волокон при температуре 2600oС, а один из тоководов выполнен из многослойной гибкой шины. Соединительные поверхности нагревателя и токовода имеют соответственно вогнутую и выпуклую форму. Конструкция устройства позволяет выращивать крупногабаритные монокристаллы шириной до 500 мм, а также обладает повышенной устойчивостью и стабильностью, позволяющими значительно сохранить расход электроэнергии и снизить градиент температуры в зоне кристаллизации. 2 ил.
2208665
патент выдан:
опубликован: 20.07.2003
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫТЯГИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Изобретение может быть использовано при выращивании монокристаллов полупроводников и полупроводниковых соединений методом Чохральского. Сущность изобретения: устройство содержит тигель с подставкой, нагреватель и, по меньшей мере, один теплоизолирующий экран, причем согласно изобретению нагреватель выполнен из гибкого углеродсодержащего материала в виде цилиндра, торцы которого закреплены между коаксиально расположенными жесткими кольцами из углеродного материала, подсоединенными к источнику тока. При этом нагреватель выполнен с толщиной стенки, определяемой из соотношения: c=500-8500 Дж/м2K, где - толщина стенки нагревателя, м; - плотность материала, из которого изготовлен нагреватель, кг/м3; с - удельная теплоемкость материала, из которого изготовлен нагреватель (при рабочей температуре), Дж/кгK. Кольца из углеродного материала могут быть подсоединены к источнику тока через теплоизолирующие экраны. На поверхности нагревателя с внутренней и/или с внешней стороны может быть расположен слой нитрида кремния. Тигель и подставка могут быть выполнены из нитрида кремния и представляют собой одно целое. При этом можно получать кристаллы с малым содержанием кислорода, пригодные для последующего нейтронного легирования. 6 з.п.ф-лы, 5 ил.
2202657
патент выдан:
опубликован: 20.04.2003
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к области выращивания оптических монокристаллов методом Чохральского. Сущность изобретения: устройство, содержащее тигель, затравкодержатель, верхний и нижний керамические экраны, включает диафрагму, расположенную над расплавом, между керамическими экранами установлена цилиндрическая вставка из прозрачного для теплового излучения материала (например, плавленого кварца или лейкосапфира), нижняя кромка которой выполнена совпадающей по высоте с верхней поверхностью диафрагмы. Высота вставки s<L, где , R - радиус кристалла, Bi - число Био, при этом h+H sd/L, где h - расстояние от нижней кромки диафрагмы до начального уровня расплава, Н - падение уровня расплава за процесс, d - расстояние между диафрагмой и кристаллом, L - длина верхней обкладки вставки. Диаметр верхнего экрана меньше диаметра нижнего экрана и расстояние от кристалла до верхнего экрана выбрано равным d. Изобретение позволяет получать оптические кристаллы большого размера и высокой однородности и повысить показатель выхода годных кристаллов при их выращивании. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.
2202009
патент выдан:
опубликован: 10.04.2003
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к области выращивания оптических монокристаллов методом Чохральского. Сущность изобретения: устройство содержит тигель с нагревателем, затравкодержатель, охватывающие тигель с нагревателем, два керамических экрана, разделенных прозрачной термостойкой вставкой, размещенной в зазоре между нижней частью верхнего экрана и верхней частью нижнего экрана. Размеры зазора выбираются в соответствии с определенным соотношением за счет создания и сохранения большого аксиального градиента температур в зоне фронта кристаллизации даже при изменении уровня расплава путем обеспечения спадания плотности излучения с высотой на поверхности кристалла, вследствие введения в зазор между керамическими экранами прозрачной термостойкой вставки в области фронта кристаллизации обеспечивается устойчивый и воспроизводимый процесс выращивания однородных кристаллов с низкой теплопроводностью, например оптических, при этом процесс и система просты в выполнении и эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
2177514
патент выдан:
опубликован: 27.12.2001
СПОСОБ ГОМОГЕНИЗАЦИИ РАСТВОР-РАСПЛАВОВ ИЛИ РАСПЛАВОВ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к выращиванию монокристаллов, в частности к стадии предподготовки раствор-расплавов или расплавов, т.е. их гомогенизации, предшествующей росту кристалла. Для решения поставленной задачи осуществляют перемешивание раствор-расплавов или расплавов путем создания управляемого теплового поля в тигле, содержащем расплав или раствор-расплав. При этом используют нагревательную печь с вертикальным расположением нагревательных элементов, разделенных на секции, и осуществляют последовательное отключение нагрева секций печи с интервалом, обеспечивающим последовательное смещение центра схождения конвективных потоков, возникающих в расплаве или раствор-расплаве, от центра к стенкам тигля. 3 ил.
2164561
патент выдан:
опубликован: 27.03.2001
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Использование: изобретение относится к области получения монокристаллов Чохральского. Сущность изобретения: устройство содержит камеру роста с верхней крышкой, фиксаторы, тигель для расплава, нагреватель, затравкодержатель с затравкой и горизонтальный тепловой экран, затравкодержатель с затравкой размещен внутри установленного на нем цилиндрического теплового экрана с крышкой. Последний соединен с горизонтальным тепловым экраном. Собранный тепловой экран размещают над тиглем с исходным материалом и ведут его плавление. После расплавления тепловой экран перемещают к крышке камеры и устанавливают на фиксаторах. Затем обычным способом ведут затравление и вытягивание кристалла. Устройство позволяет сократить время на расплавление исходного материала, снизить энергопотребление установки и увеличить выход бездислокационных кристаллов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
2102540
патент выдан:
опубликован: 20.01.1998
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛА И СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛА

Использование: выращивание монокристаллов методом Чохральского. Сущность изобретения: объектом изобретения является устройство для выращивания монокристалла из кремния по методу Чохральского, содержащее экранирующее растущий монокристалл трубчатое до конусообразного тело, которое делит пространство контейнера над расплавом на внутреннюю и внешнюю части, причем тело имеет одно отверстие, через которое инертный газ, направляемый во внутреннюю часть пространства контейнера, может попадать непосредственно в его внешнюю часть. Объектом изобретения является также способ выращивания монокристалла из кремния по методу Чохральского, при котором часть потока инертного газа направляют через одно отверстие в трубчатом до конусообразного теле из внутренней части во внешнюю часть пространства контейнера. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 12 ил.
2102539
патент выдан:
опубликован: 20.01.1998
Наверх