[发明专利]从熔体形成结晶片的装置

说明书

技术领域

本发明实施例涉及从熔体生长结晶材料，且更具体而言涉及从熔体形成单结晶片。

背景技术

蓝宝石是仅次于硅的第二最广泛使用的合成单晶材料。蓝宝石代表氧化铝(A103)的一种结晶形式且可通过例如从熔体生长蓝宝石的结晶晶锭来形成。蓝宝石的应用包括用作发光二极管(light emitting diode，LED)衬底、光学窗、蓝宝石上覆硅(silicon-on-sapphire，SOS)、移动元件等。所有这些应用均需要呈薄结晶片形式的单晶体(单晶)蓝宝石。因此，当生长为晶锭时，可通过在生长晶锭后切割所述晶锭来形成蓝宝石片或晶片，以形成具有目标厚度的蓝宝石片或衬底。

在硅生长的情形中，可通过所谓的浮硅法(floating silicon method，FSM)来生长单晶硅。在所述浮硅法中，通过冷却熔体表面的一部分来使所述熔体表面处的层结晶、并沿水平方向拉动所述结晶层来从硅熔体形成硅的结晶片。这样，可从硅熔体连续地拉制带状的单晶硅片。意外地，单晶硅的密度小于硅熔体的密度，从而使得正在生长的硅带浮在所述熔体表面上。这使得所述带沿所述熔体表面被方便地拉制并在目标位置处与所述硅熔体分离。从熔体形成单晶片的其他材料体系(包括蓝宝石)可能是人们所期望的，所述材料体系在结晶相中表现出比在液相中高的密度。因此，缺少通过从熔体拉制水平取向的片来形成蓝宝石的技术。有鉴于这些及其他考虑而提供本发明。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化形式介绍以下在具体实施方式中所进一步阐述的一系列概念。本发明内容并非旨在识别所主张的标的物的关键特征或基本特征，也并非旨在帮助确定所主张的标的物的范围。

在一个实施例中，一种从熔体拉制结晶片的装置可包括：坩埚，用以容纳所述熔体并具有挡坝结构，其中所述熔体包括暴露表面，所述暴露表面具有由所述挡坝结构的顶部界定的水平高度。所述装置可进一步包括支撑装置，所述支撑装置安置于所述坩埚内并具有上表面，其中当在所述支撑装置之上拉制所述结晶片时，所述结晶片保持与所述熔体的所述暴露表面齐平，且所述装置可包括回熔加热器，所述回熔加热器经由所述支撑装置的所述上表面引导热量，以在所述支撑装置之上拉制所述结晶片时使所述结晶片部分地熔融。

在又一实施例中，一种从熔体生长结晶片的装置可包括：坩埚，用以容纳所述熔体并具有挡坝结构，所述熔体具有由所述挡坝结构的顶部界定的暴露表面。所述装置还可包括：结晶器，安置于所述熔体上方，以从所述熔体的所述暴露表面移除冷却区中的热量，其中在所述冷却区中在所述暴露表面处形成所述结晶片的前缘，所述结晶片具有初始片厚度；以及支撑装置，在所述结晶器的下游安置于所述坩埚内并具有上表面，其中当在所述支撑装置之上拉制所述结晶片时，所述结晶片保持与所述熔体的所述暴露表面齐平。

在又一实施例中，一种从熔体生长结晶片的方法可包括：在具有挡坝结构的坩埚中在熔体的暴露表面上形成所述结晶片，所述暴露表面由所述挡坝结构的顶部界定；测量所述结晶片的表面的位置；将支撑装置的上表面放置于以所测量的第一位置为基准的第一水平高度；以及在所述支撑装置的所述上表面之上沿第一方向拉制所述结晶片，其中所述结晶片保持与所述暴露表面齐平。

在又一实施例中，一种从熔体拉制结晶片的装置可包括：坩埚，用以容纳所述熔体并具有挡坝结构，所述熔体包括暴露表面，所述暴露表面具有由所述挡坝结构的顶部界定的水平高度；以及支撑装置，安置于所述坩埚内并具有上表面，其中当在所述支撑装置之上拉制所述结晶片时，所述结晶片保持与所述熔体的所述暴露表面齐平；以及回熔加热器，经由所述支撑装置的所述上表面引导热量，以在所述支撑装置之上拉制所述结晶片时使所述结晶片部分地熔融。所述装置可进一步包括气体喷射器，所述气体喷射器安置于所述挡坝结构的下游以将气体流引导至与所述挡坝结构邻近的所述熔体。

在又一实施例中，一种从熔体拉制结晶片的装置可包括坩埚，所述坩埚用以容纳所述熔体并具有挡坝结构，所述熔体包括暴露表面，所述暴露表面具有由所述挡坝结构的顶部界定的水平高度，且所述装置包括气体喷射器，所述气体喷射器安置于所述挡坝结构的下游以将气体流引导至与所述挡坝结构邻近的所述熔体。

附图说明

图1A显示根据本发明各种实施例的一种从熔体生长结晶片的装置。

图1B显示根据本发明实施例的气体喷射器的特写图。

图2A示出根据附加实施例的另一装置的部分的侧视图。

图2B示出图2A所示装置的端视图。

图3示出支撑装置的实施例。