帶涂層坩堝和制造帶涂層坩堝的方法

帶涂層坩堝和制造帶涂層坩堝的方法
【專利摘要】用于在坩堝的內部容積的一部分內形成晶錠的坩堝。坩堝具有形成內部容積的坩堝基材。坩堝基材通過設置于晶錠和坩堝基材之間的屏障涂層與晶錠分隔開。屏障涂層具有與所述坩堝基材的表面相一致而與所述表面上的表面特征的形狀無關的無針孔的適形的厚度，所述屏障涂層具有比所述晶錠的熔點更高的熔點。
【專利說明】帶涂層坩堝和制造帶涂層坩堝的方法

【技術領域】
[0001] 公開的實施例大體涉及帶涂層坩堝和制造帶涂層坩堝的方法，并且更具體地涉及 用于晶體生長設備中的帶涂層坩堝和制造帶涂層坩堝的方法。

【背景技術】
[0002] 熔爐系統(例如晶體生長系統）以及其他過程之中的方法被用作例如藍寶石或者 其他晶體的晶體的生長的制造系統和技術。這樣的系統可以包括將籽晶放置在坩堝內并且 進一步將填料放置在坩堝內，其中填料連同籽晶被加熱從而形成熔體，且同時保持籽晶的 一部分完好無損。熔體被維持在與籽晶均質的溫度并且以受控方式被冷卻，以便使得籽晶 連續生長成較大的晶體。問題在于，在熔化過程或其他階段期間，坩堝材料可能會污染晶體 材料。另一問題在于，一旦冷卻就可能難以在沒有過大困難且不損壞或毀壞晶體或坩堝的 情況下從坩堝移除最終的較大晶體。因此，需要一種晶體生長系統，其在沒有過大損壞和費 用的情況下制造高純度晶體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0003] 結合附圖，在下述描述中將解釋實施例的上述方面和其他特征。
[0004] 圖1示出示例性晶體生長系統的視圖； 圖2示出坩堝沉積系統的視圖； 圖3示出坩堝沉積系統的視圖； 圖4示出坩堝的俯視圖； 圖5示出坩堝的截面圖； 圖6示出坩堝的截面圖； 圖7示出坩堝的截面圖； 圖8示出坩堝壁的局部截面圖； 圖9示出坩堝的截面圖； 圖10示出在晶錠移除系統中的坩堝的局部截面圖； 圖11示出晶錠移除系統的視圖；以及 圖12不出流程圖。

【具體實施方式】
[0005] 雖然將參考附圖中示出的實施例描述本發明實施例，但是應該理解的是，實施例 能夠被實現成實施例的許多替代性形式。此外，可以使用任何合適尺寸、形狀或者類型的元 件或材料。
[0006] 現在參考圖1，示出了晶體生長系統200,其適合于使用本發明公開的實施例的制 造過程。示例性晶體生長系統200可以是用于使得單個晶體(例如藍寶石或其他晶體)生長 的熔爐。晶體生長系統200具有形成腔室的外殼202,在晶體生長過程期間所述外殼可以根 據需要被冷卻。在腔室202內的是絕熱元件204、加熱元件206和坩堝210,其中坩堝210 可以具有在下文被進一步詳述的特征。例如，系統200可以具有在2011年7月28日公布 的且名稱為"Crystal Growth Methods and Systems"的美國專利公布 2011/0179992A1 中 所公開的特征，該文獻的全部內容被并入本文以供參考。在操作中，籽晶212(例如藍寶石） 可以根據需要被定向并且放置在坩堝的底部上位于內部并且被填料214圍繞且覆蓋。坩堝 被加熱到稍高于填料的熔化溫度以用于均質化且同時保持籽料212的一部分完好無損。坩 堝210的底部以預定速率被冷卻，這例如通過從加熱區域206抽出坩堝210或者通過受控 地冷卻坩堝的底部或其他部分實現，其中，當熔體隨著溫度降低而以冷卻速率固化時，晶體 生長，最終在坩堝210內形成晶體晶錠220。在操作中，可以通過毀壞坩堝210從坩堝210 移除晶錠220,或者可以以如下文被詳細描述的方式在不毀壞或損壞坩堝的情況下使得晶 錠被移除從而坩堝可以被再次使用。一旦被移除，則較大的晶體晶錠220可以被掏芯以便 產生大致筒形錠以及被切片或其他方式切割以便產生晶片或其他適當形狀。使用所公開的 實施例并且如參考帶涂層坩堝210所描述的，與使用無涂層坩堝相比，包芯錠會較大并且 產生較高產量。
[0007] 藍寶石晶錠的制造發生在熔爐200內在大約2200攝氏度的高溫下達一段時間。生 料藍寶石214設置于具有鑰基材料的模制坩堝210內，所述模制坩堝又被安裝在腔室202 內，該腔室202具有熔爐模塊，該熔爐模塊具有受控環境(例如，真空或惰性環境）且具有受 控溫度。熔融材料可以與無涂層金屬坩堝的基材反應，從而形成金屬氧化物，其中來自無涂 層坩堝的金屬氧化物可以溶解且擴散到熔融材料內。在這個過程期間藍寶石的熔體將其外 表面結合到無涂層坩堝的氧化鑰表面，從而形成牢固結合。這種強結合需要使得無涂層鑰 坩堝破裂，以移除藍寶石晶錠220。而且，這種金屬氧化物層會污染藍寶石晶錠的原始外部 區域，從而影響產量。在這個過程中也可能會損失無涂層坩堝，并且其僅能夠作為廢料被回 收，這樣坩堝的單位成本是非常高的。在所公開的實施例中，坩堝210可以具有基材，例如 具有一個或更多個涂層(例如，一個或更多個屏障涂層）的鑰。在一種實施例中，屏障涂層 由20-50nm的ALD (原子層沉積）涂層構成。這里，ALD屏障層防止了在晶體生長過程期間 的金屬氧化物的交叉污染，從而有效地將鑰壁隔離于藍寶石晶錠。在替代性實施例中，可以 提供一個或更多個層，例如可以提供一個或更多個屏障層或者釋放層/脫模層。例如，可以 設置鑰坩堝實施例，其施加有屏障層，例如通過ALD、等離子體增強ALD或其他合適過程產 生的釕、鋨、銠和銥層。例如，通過使用帶有Ru (EtCp)2的NH3 (氨)作為前體成分(從其提 取釕且敷設釕)，可以通過使用等離子體增強ALD來施加 Ru。因為藍寶石晶體生長具有相對 長的工藝周期，例如，15天的晶體生長過程，因此例如通過Ru或替代性地具有比藍寶石或 其他所需晶體更高熔點的任意適當貴金屬，可以提供具有比藍寶石更高熔點且相對于藍寶 石晶體生長過程是惰性的低溶解涂層。這里，具有比鋁氧化物(藍寶石）高得多的熔點的貴 金屬不容易氧化，實際上不會溶解在晶體成分內或在晶體成分內交互反應，從而使其適于 較長的工藝時間。然而，散料或由這些金屬（例如釕、銦或銠）制成的完整坩堝對于這種尺 寸的坩堝而言可能是成本高昂的。此外，因為坩堝可以是消耗性的，所以所用的任意貴金屬 也是消耗性的。因此，相比于制造貴金屬坩堝，通過使用這些稀有金屬的超薄涂層或應用可 以給坩堝涂層提供較低成本。ALD過程是氣密密封的或者是無針孔涂層，并且提供完全覆 蓋而與表面特征無關。ALD能夠薄達1埃直至1微米或者更多，這取決于工藝時間。這里， 涂層可以盡可能薄，但具有最大厚度以便防止鑰和藍寶石晶錠之間的交互反應。例如，可以 應用20nnT50nm的涂層或其他尺寸涂層，出于成本考慮可以更薄，為了減少或阻止交互反 應則可以更厚。在替代性實施例中，可以使用其他表面鍍膜方法，例如電化學沉積或CVD例 如高達lOOnm或其他尺寸、或鍍膜至高達微米以便盡可能接近無"針孔"或者其他情況，但 是相比于ALD過程會使用額外的昂貴材料。原子層沉積的示例性過程被公開于Marsh等人 的名稱為 "Process for low temperature atomic layer deposition of RH，'的在 2003 年12月2日授權的美國專利號6, 656, 835中，該文獻的全部內容并入本文以供參考。原子 層沉積的另一示例性過程被公開于在Electrochemical and Solid-State Letters, 7 (4) C46-C48 (2004)中的 Kwon 等人的名稱為"PLASMA-ENHANCED ATOMIC LAYER DEPOSITION OF RUTHENIUM THIN FILMS"的文獻中，其全部內容并入本文以供參考。原子層沉積的另一示例 性過程被公開于在 Journal of The Electrochemical Society, 151(8) G489-G492 (2004) 中的 Aaltonen 等人的名稱為 "ATOMIC LAYER DEPOSITION OF IRIDIUM THIN FILMS" 的文 獻中，其全部內容并入本文以供參考。在替代性實施例中，可以提供任何合適的原子層沉積 或者沉積過程。
[0008] 在所示實施例中，屏障涂層防止了晶體生長過程期間的金屬氧化物的交叉污染， 從而有效地將鑰壁隔離于藍寶石晶錠。這里，熔融材料能夠與無涂層金屬坩堝反應以形成 金屬氧化物。替代性地，在被用于晶體制造過程中之前，無涂層金屬坩堝可能由于暴露于大 氣而被氧化。來自無涂層坩堝的金屬氧化物可以溶解并擴散到熔融材料內。在晶錠形成期 間，晶體的外層會被這種金屬氧化物污染。這種污染導致晶體的被污染部分不可用，從而導 致最終產量降低。在一種實施例中，所公開的坩堝210設置有在基材(例如坩堝210的鑰或 其他材料)和晶錠220之間的屏障涂層，其中屏障涂層形成在坩堝表面上的保護層以便提供 在坩堝210的基體金屬或基體金屬的表面上的金屬氧化物與晶體熔體220之間的屏障。所 述屏障涂層可以具有比晶體制造過程中所用的最高溫度更高的熔化溫度，以便防止坩堝涂 層材料的熔化以及坩堝涂層材料與熔融晶體材料的隨后混合。在一種實施例中，屏障涂層 是氣密的且是無針孔的，以便防止坩堝210的基體材料和晶體熔體之間的任意交互反應。 進一步地，屏障涂層在晶體熔體中的溶解性可以是低的，以便防止屏障涂層材料對晶體熔 體的污染。屏障涂層與坩堝基材的粘結會是非常強的，以便在晶體制造過程期間(例如當存 在較大的溫度變化時)防止屏障涂層從坩堝基材剝離。在此，屏障涂層材料和坩堝基材的熱 膨脹系數可以是接近的并且/或者具有強結合。在坩堝210的基材上沉積屏障涂層的一種 方法可以是ALD (原子層沉積)，以作為將屏障涂層沉積在坩堝基材表面上的沉積技術。在 此，ALD產生無針孔表面屏障涂層并且產生適形膜，該膜能夠以均勻厚度均勻地覆蓋坩堝基 材金屬表面內/上的大縱橫比空隙、突起和裂紋。在替代性實施例中，在屏障涂層性質降低 的情況下，也可以使用例如roL、CVD、PECVD、PVD、E⑶和等離子體噴涂的工藝。具有恒定厚 度的無針孔適形涂層確保了：在坩堝基材和晶體熔體之間沒有化學交互反應并且坩堝基材 不會擴散到晶體熔體內。
[0009] 在例如通過ALD或其他方式沉積Ru涂層之前，坩堝可能需要清潔和預處理。這樣 的清潔至少將去除顆粒和任意有機材料。留下原生的鑰氧化物可能不會影響ALD施加的涂 層并且實際上可能有助于結合。根據需要，原位H2等離子體清潔或還原等離子體可以被應 用以便消除原生的鑰氧化物，之后緊接著是例如在不暴露于大氣(鑰在大氣中將開始變回 其原生的氧化物)的情況下的ALD工藝。預清潔鑰坩堝確保了：已經從表面去除了所有顆粒 并且已經從表面去除了任意有機污染。后者能夠通過使用有機溶劑來實現，前者能夠通過 在使用有機溶劑進行清潔期間向坩堝施加超音速/兆音速能量或其他適當方法而被實現， 清潔可以在凈室環境內完成，并且在清潔之后，坩堝可以仍停留在凈室環境內或者可以在 離開凈室環境之前被雙重袋裝。ALD涂層也可以在凈室環境內被執行。根據需要以及在金 屬(例如，（Ru、Ir、Rh、Os) ALD情況下，鑰坩堝也可以在開始ALD沉積之前暴露于含氫等離 子體。這將從鑰表面去除不需要的物理或化學吸收的氧。在此，可以避免形成金屬氧化物 (Mo、Ru、Ir、Rh和Os)，因為這些氧化物在晶體生長過程的溫度(例如直至2100攝氏度或其 它溫度）下分解或者蒸發。在替代性實施例中，可以提供任何合適的清潔和/或預處理。
[0010] 現在參考圖2,示出了適合于在坩堝210上沉積屏障涂層的坩堝沉積系統240的 視圖。示例性沉積系統240被示出為ALD系統，但是在替代性實施例中其可以是任何合適 的沉積系統，例如，等離子體增強ALD系統或者其它系統。系統240具有帶密封件244的腔 室基底242,該密封件244抵靠鑰坩堝210的凸緣246密封，其中在基底242的外表面和坩 堝210的內部表面之間形成密封的腔室區域248。真空泵252借助于隔離閥250連接到內 部歧管254,其中真空泵252可以將腔室區域248選擇性抽真空。加熱器元件260、262可 以例如，在200攝氏度或者根據需要的其他溫度下施加熱量到腔室和/或坩堝210。前體 1 (270)和前體2 (272)分別通過高速脈沖閥274、276被連接到腔室248,以便在ALD過程 中供應交替蒸汽脈沖。通風或凈化源280可以通過閥282被連接到腔室248。系統240可 以具有如Cambridge Nanotech, Inc.提供的ALD系統或其他系統的特征。在所示實施例 中，坩堝210使其本身用作ALD系統240的真空腔室。通過反轉坩堝210并且將開放區域 246密封于ALD/真空處理模塊248,坩堝210的內部變成ALD處理腔室248的內部。通過 向坩堝的外部施加受控熱(熱氈)260并且使得反應性氣體在坩堝210內部流動，ALD過程將 僅在坩堝210的內部表面（即將暴露于晶體熔體的表面）上沉積所需膜。在此，例如且使用 ALD過程，每對連續前體氣體脈沖在暴露的坩堝表面上沉積單分子膜，以致膜的厚度可以被 精確地控制，以便用戶可以選擇性提供η對連續前體氣體脈沖，從而沉積具有組合厚度的 厚度的適形膜層，其中該組合厚度是由η個單分子膜層構成的。在此，沉積率可以是1 nm 或者更少的或者其他數值，這取決于基于被沉積的材料和連續氣體脈沖的允許定時而定的 每個單分子層的厚度。可以通過例如鑰自旋以形成碗形來制造坩堝。其他(超)合金和難熔 金屬也可以用作坩堝的替代性材料。使用ALD過程，例如使用等離子體增強ALD過程或其 他過程，可以施加前體材料所產生的釕或其他適當涂層。提供在晶體熔化過程溫度下的熱 穩定性，以便沉積的Ru在晶體形成過程溫度下不熔化或溶解。35nm的涂層厚度是名義ALD 氧化物過程。在替代性實施例中，可以提供20nm或更小的較薄涂層或者50nm或更大的較 厚涂層。
[0011] 現在參考圖3,示出了坩堝沉積系統240'的視圖。系統240'可以具有針對系統 240所公開的特征，但是其中提供次要腔室部分242'，其形成腔室248'的外側部分，其中坩 堝210被完整地封罩在腔室248'內。
[0012] 現在參考圖4,示出了坩堝210的俯視圖。也參考圖5,示出了坩堝210的截面圖。 坩堝210被示出為具有熔體容納部分和凸緣部分246,所述凸緣部分具有可選的為0型環制 備的密封表面302。在所公開的實施例中，坩堝210可以具有基材，例如鑰。可以提供ALD 屏障層Ru涂層，以便防止交叉污染并且防止金屬氧化物擴散到最終的晶體晶錠中。在此， 單個或者數個步驟過程可以被提供以構建屏障層。在此，可以使用ALD (原子層沉積）過程 以給模制坩堝增加屏障層，以便防止交叉污染并且防止金屬氧化物擴散到最終的晶體基體 (晶徒）中。
[0013] 現在參考圖6,示出了具有拔模角310的替代性實施例坩堝210'的截面圖。也參 考圖7,示出了具有完全圓角基底320的替代性實施例坩堝210' '的截面圖。
[0014] 現在參考圖8,示出了坩堝210壁的局部截面圖。也參考圖9,示出了具有晶錠220 的坩堝210的截面圖。在所示實施例中，坩堝210具有鑰基材340、原生氧化物342、屏障 ALD涂層344。如所述的，在替代性實施例中，在沉積屏障涂層344之前可以去除原生氧化物 342。在替代性實施例中，屏障涂層344可以具有多個層，例如在鑰或氧化鑰上的Zr02層或 其他適當的第一層以及與晶錠接觸的Ru層或其他適當層。通過其中不存在或去除了原生 氧化物的另一示例，屏障涂層可以具有兩個層，例如相對于熔體是惰性的頂部或外涂層344 以及沉積在坩堝上(或另一層或其他物質上）的第二擴散或屏障涂層342,以防止坩堝與頂 部或外涂層之間的反應或交互擴散。在所示實施例中，層344被示出為大致適形的涂層，以 致其相對于其所沉積的表面以均勻厚度適形。在此，屏障涂層344被示出為具有無針孔適 形厚度，其與例如坩堝基材或其上沉積的層的表面相一致，而與該表面上的表面特征的形 狀無關。
[0015] 現在參考圖10,示出了在晶錠移除系統400中的坩堝210的局部截面圖。也參考 圖11，示出了晶錠移除系統400的視圖。移除系統400可以有振動表面、晶錠支撐表面404、 密封件406、夾子408、熱源410、絕熱件412、泵414、隔離閥416、通風源418和/或通風閥 420。在操作中，泵414可以是產生真空的旋轉葉片干式泵，其中例如在使用密封墊圈406 將15〃的坩堝密封到桌臺402上的情況下，可以施加2500磅或其它數值的拉力。在此，源 自ALD過程的真空密封能力可以被用于與密封件406交接。在替代性實施例中，泵414可 以是壓力源，例如，用于在容器210內施加壓力以便膨脹等等。在所示實施例中，系統400 可以在不毀壞坩堝210的情況下從坩堝210移除晶錠220,從而使得坩堝210由于晶錠220 從坩堝210的釋放的性質而可被重復使用。在此且一旦完成且冷卻，則坩堝210/晶錠220 的組合將設置于移除桌臺裝置4000上。坩堝210被上下反轉，因此晶錠的重力作為移除力 之一。坩堝的外部被感應或輻射加熱（IR或者石英燈410)以便快速加熱金屬坩堝210。桌 臺施加堅直振動或者超音速運動以便釋放晶錠。加熱坩堝210會使其向外膨脹。堅直晶錠 重量、高頻率振動和熱膨脹的所有這三個動作的組合導致釋放晶錠220。在替代性實施例 中，可以提供任意合適的動作組合以便從坩堝210釋放晶錠220。
[0016] 現在參考圖13,示出了過程流程圖490。流程圖490包括：提供鑰坩堝的第一步驟 500、進行清潔的第二步驟510、施加屏障涂層的第三步驟520、以及在鑰坩堝內形成藍寶石 晶錠的第四步驟530。在替代性實施例中，可以提供更多或更少的步驟。
[0017] 在所公開的實施例中，提供了在坩堝的內部容積內形成晶體晶錠的坩堝，其中坩 堝具有在內部容積的表面上的無針孔非多孔性的ALD、CVD或其他適當方式施加的屏障涂 層，且該屏障涂層設置于坩堝的基材和晶錠之間且屏障涂層具有比晶錠更高的熔點。提供 屏障涂層以防止在熔體和坩堝之間的反應。在此，熔體指的是熔融或液體狀態，通過冷卻 或其他方式從該熔融或液體狀態來形成結晶固體。這將使得能夠使用較低成本的材料或 者更易于被用于形成坩堝的材料來制造坩堝。這些材料滿足了坩堝的所有需求，例外因素 是它們會與熔體反應，從而導致對晶錠的污染。在具有對于熔體是惰性的一些期望涂層的 情況下，在坩堝的材料和該涂層之間存在反應或交互擴散。在這種情況下，可以使用第二 涂層(其可以被稱為擴散屏障涂層)，例如在沉積相對于熔體是惰性的頂部或外涂層(相對 于基材來說，所述頂部或外涂層在本文也被稱為屏障涂層）之前，該第二涂層被直接沉積在 坩堝的表面上。提供擴散屏障涂層例如以便防止在坩堝與頂部或外涂層之間的反應或交 互擴散。在所公開實施例的替代性方面，涂層技術可以被應用到被暴露于晶體制造過程中 的溫度的晶體應用類型、坩堝材料和輔助部件的任意適當組合。在此，單層或多層涂層可 以在任何合適的晶體制造過程中被施加，以便在單晶或多晶材料生長過程期間保護坩堝或 者被暴露于液體或氣態材料的其他部件。在此，頂部或外涂層可以是對于晶體生長材料的 液相或氣相惰性的材料。進一步且根據需要，在坩堝或其他部件與頂部或外涂層之間可以 存在一層以便防止被涂覆材料與頂部或外涂層材料之間的反應或交互擴散。進一步，頂部 或外涂層材料也可以具有"釋放層"性質(或者除了頂部或外涂層之外，還可以提供另一材 料或層)，從而使得在已經完成晶體生長過程之后坩堝和晶體容易分離。因此公開的實施例 試圖涵蓋所有的這些替代方案。例如，公開的實施例可以被用于晶體生長應用，例如，氮化 鎵（GaN)、氮化鋁（AIN)、氮化銦鎵（InGaN)、銦鎵鋁（InGaAl)、碳化硅（SiC)、硅（Si)、氧化 鋅（ZnO)、藍寶石（A1203 )、氟化鈣（CaF2 )、鈉碘化物（Nal)和其他鹵族鹽晶體、鍺、多晶硅、 砷化鎵（GaAs)、YBC0、金屬氧化物單晶或任意其他晶體。因此，公開的實施例可以用于與任 意適當的晶體組合相結合。公開的實施例可以與不同材料(例如金屬，如難熔金屬）的坩堝 結合使用，或者與由鎢（W)、鑰（Mo)、鈮（Nb)、鑭（La)、鉭（Ta)、錸（Re)、銥或任何合適的金 屬或金屬合金制成的其他坩堝結合使用。進一步舉例來說，頂部或外涂層可以是任何合適 的材料，例如，在當前應用中描述的任意材料或者諸如銅、鑰、鉭、鎢或具有比熔體更高的熔 點且相對于熔體是惰性的且由ALD、CVD、ECD、熱噴涂或任意其他適當涂層方法施加的任意 適當材料的材料，并且其中頂部或外涂層相對于被沉積的表面在厚度上可以是適形的，且 是基本無針孔的。進一步舉例來說，所公開的實施例可以與不同材料的坩堝結合使用，所述 材料例如是A1203、金、311〇2、1%0、？2￥、石墨、粘土石墨、碳化硅、4預、3丨3財、石英、難熔氮化 物、碳化物、TAC、熱解氮化硼或者任何合適的材料。因此，公開的實施例可以與任意適當的 坩堝組合相結合使用。例如，公開的實施例可以與銥（2446攝氏度的熔點)或在制造金屬氧 化物單晶（例如藍寶石、YAG或其他單晶）中使用的其他適當坩堝結合使用。進一步舉例來 說，公開的實施例可以與石英或熱解氮化硼或與多晶硅的制造結合使用的其他適當坩堝結 合使用。進一步舉例來說，公開的實施例可以與石英或AIN或Si3N4或與GaAs的制造結合 使用的其他適當坩堝結合使用。因此，可以使用晶體應用與其制造所用的適當涂層坩堝的 任意適當組合。進一步，公開的實施例可以被用于在晶體制造過程中使用的涂層部件的應 用中。例如，公開的實施例可以用于與晶體制造所關聯的涂層部件相結合使用，該涂層部件 例如是加熱器、襯套、絕熱屏障缸體、反射罩、支撐件、蓋板、外殼、梯度控制裝置、冷卻劑接 口部件、隔熱部件、冷卻籽部件或在晶體制造過程中的任意相關部件。因此，涵蓋了所有這 些替代方案。
[0018] 根據示例性實施例，提供了用于在坩堝的內部容積的一部分內形成晶錠的可重復 使用坩堝。坩堝具有形成內部容積的坩堝基材。屏障涂層被設置于基材上，因此坩堝基材 通過設置于晶錠和坩堝基材之間的屏障涂層與晶錠分隔開。屏障涂層具有與坩堝基材的表 面相一致而與所述表面上的表面特征的形狀無關的無針孔的適形且均勻的厚度，屏障涂層 具有比晶錠的烙點更高的烙點。
[0019] 根據另一方面，表面包括設置于屏障涂層與坩堝基材之間的擴散屏障涂層。擴散 屏障涂層防止在屏障涂層和坩堝基材之間的交互擴散。
[0020] 根據另一方面，屏障涂層具有是可選的η個單晶層厚度的厚度。
[0021] 根據另一方面，屏障涂層相對于晶錠是基本不溶解的。
[0022] 根據另一方面，屏障涂層具有足以防止晶錠和坩堝基材之間的交互反應的厚度。
[0023] 根據另一方面，屏障涂層具有小于500nm的厚度。
[0024] 根據另一方面，在屏障涂層和坩堝基材之間不存在原生氧化物的情況下，在坩堝 基材上提供屏障涂層。
[0025] 根據另一方面，提供了用于在坩堝的內部容積的一個部分內形成藍寶石晶錠的坩 堝。坩堝具有形成內部容積的鑰基材。貴金屬屏障涂層設置于鑰基材上，因此鑰基材通過 設置于藍寶石晶錠和鑰基材之間的貴金屬屏障涂層而與藍寶石晶錠分隔開。貴金屬屏障涂 層具有與坩堝基材的表面相一致的無針孔、非多孔性且均勻的適形厚度，貴金屬屏障涂層 具有比藍寶石晶錠的熔點更高的熔點。
[0026] 根據另一方面，所述表面包括設置于貴金屬屏障涂層與鑰基材之間的擴散屏障涂 層。擴散屏障涂層防止在貴金屬屏障涂層和鑰基材之間的交互擴散。
[0027] 根據另一方面，貴金屬屏障涂層具有是可選的η個單晶層厚度的厚度。
[0028] 根據另一方面，貴金屬屏障涂層相對于藍寶石晶錠是基本不溶解的。
[0029] 根據另一方面，貴金屬屏障涂層具有足以防止藍寶石晶錠和鑰基材之間的交互反 應的厚度。
[0030] 根據另一方面，貴金屬屏障涂層具有小于500nm的厚度。
[0031] 根據另一方面，在貴金屬屏障涂層和鑰基材之間不存在原生氧化物的情況下，在 鑰基材上提供貴金屬屏障涂層。
[0032] 根據另一方面，提供了用于形成坩堝的方法，該坩堝用于在坩堝的內部容積的一 個部分內形成晶錠。該方法包括：提供坩堝基材；清潔坩堝基材；以及在坩堝基材的至少一 部分上涂覆屏障涂層，該屏障涂層具有與坩堝基材的表面相一致而與所述表面上的表面特 征的形狀無關的無針孔的適形且均勻的厚度，屏障涂層具有比晶錠的熔點更高的熔點。
[0033] 根據另一方面，清潔坩堝基材包括：與所述涂覆原位地從坩堝基材去除原生氧化 物。在屏障涂層和坩堝基材之間不存在原生氧化物的情況下，在坩堝基材上提供屏障涂層。 [0034] 根據另一方面，在涂覆時，坩堝基材形成真空腔的至少一部分。
[0035] 根據另一方面，所述涂覆包括使用原子層沉積的涂覆。
[0036] 根據另一方面，所述涂覆包括使用等離子體增強原子層沉積的涂覆。
[0037] 根據另一方面，所述涂覆包括使用碳氣相沉積的涂覆。
[0038] 應該理解，前文描述僅是對本發明的解釋。在不背離本發明的情況下，本領域技術 人員能夠得出各種替代方案和改型。因此，本發明試圖涵蓋所有這些替代方案、改型和變 型。
【權利要求】
1. 一種可重復使用的坩堝，所述坩堝用于在所述坩堝的內部容積的一部分內形成晶 錠，所述坩堝包括： 形成所述內部容積的坩堝基材； 屏障涂層，所述屏障涂層設置于所述基材上，以使得所述坩堝基材通過設置于所述晶 錠和所述坩堝基材之間的所述屏障涂層而與所述晶錠分隔開；以及， 所述屏障涂層具有與所述坩堝基材的表面相一致而與所述表面上的表面特征的形狀 無關的無針孔的適形且均勻的厚度，所述屏障涂層具有比所述晶錠的熔點更高的熔點。
2. 根據權利要求1所述的坩堝，其中，所述表面包括設置在所述屏障涂層和所述坩堝 基材之間的擴散屏障涂層，其中所述擴散屏障涂層防止在所述屏障涂層和所述坩堝基材之 間的交互擴散。
3. 根據權利要求1所述的坩堝，其中，所述屏障涂層具有為可選的η個單晶層厚度的 厚度。
4. 根據權利要求1所述的坩堝，其中，所述屏障涂層相對于所述晶錠是基本不溶解 的。
5. 根據權利要求1所述的坩堝，其中，所述屏障涂層具有足以防止所述晶錠和所述坩 堝基材之間的交互反應的厚度。
6. 根據權利要求1所述的坩堝，其中，所述屏障涂層具有小于500nm的厚度。
7. 根據權利要求1所述的坩堝，其中，在所述屏障涂層和所述坩堝基材之間不存在原 生氧化物的情況下，在所述坩堝基材上提供所述屏障涂層。
8. -種用于在坩堝的內部容積的一部分內形成藍寶石晶錠的坩堝，所述坩堝包括： 形成所述內部容積的鑰基材； 貴金屬屏障涂層，所述貴金屬屏障涂層設置于所述鑰基材上，以使得所述鑰基材通過 設置于所述藍寶石晶錠和所述鑰基材之間的所述貴金屬屏障涂層而與所述藍寶石晶錠分 隔開；以及 所述貴金屬屏障涂層具有與所述坩堝基材的表面相一致的無針孔、非多孔性且均勻的 適形厚度，所述貴金屬屏障涂層具有比所述藍寶石晶錠的熔點更高的熔點。
9. 根據權利要求8所述的坩堝，其中，所述表面包括設置在所述貴金屬屏障涂層和所 述鑰基材之間的擴散屏障涂層，其中所述擴散屏障涂層防止在所述貴金屬屏障涂層和所述 鑰基材之間的交互擴散。
10. 根據權利要求8所述的坩堝，其中，所述貴金屬屏障涂層具有為可選的η個單晶層 厚度的厚度。
11. 根據權利要求8所述的坩堝，其中，所述貴金屬屏障涂層相對于所述藍寶石晶錠 是基本不溶解的。
12. 根據權利要求8所述的坩堝，其中，所述貴金屬屏障涂層具有足以防止所述藍寶 石晶錠和所述鑰基材之間的交互反應的厚度。
13. 根據權利要求8所述的坩堝，其中，所述貴金屬屏障涂層具有小于500nm的厚度。
14. 根據權利要求8所述的坩堝，其中，在所述貴金屬屏障涂層和所述鑰基材之間不 存在原生氧化物的情況下，在所述鑰基材上提供所述貴金屬屏障涂層。
15. -種形成坩堝的方法，所述坩堝用于在所述坩堝的內部容積的一部分內形成晶 錠，所述方法包括： 提供坩堝基材； 清潔所述坩堝基材；以及 在所述坩堝基材的至少一部分上涂覆屏障涂層，所述屏障涂層具有與所述坩堝基材的 表面相一致而與所述表面上的表面特征的形狀無關的無針孔的適形且均勻的厚度，所述屏 障涂層具有比所述晶錠的熔點更高的熔點。
16. 根據權利要求15所述的形成坩堝的方法，清潔所述坩堝基材包括：與所述涂覆原 位地從所述坩堝基材去除原生氧化物，其中在所述屏障涂層和所述坩堝基材之間不存在所 述原生氧化物的情況下，在所述坩堝基材上提供所述屏障涂層。
17. 根據權利要求15所述的形成坩堝的方法，其中，在涂覆時，所述坩堝基材形成真 空腔的至少一部分。
18. 根據權利要求15所述的形成坩堝的方法，其中，所述涂覆包括使用原子層沉積的 涂覆。
19. 根據權利要求15所述的形成坩堝的方法，其中，所述涂覆包括使用等離子體增強 原子層沉積的涂覆。
20. 根據權利要求15所述的形成坩堝的方法，其中，所述涂覆包括使用碳氣相沉積的 涂覆。
【文檔編號】C30B28/06GK104066873SQ201280055194
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年9月10日 優先權日:2011年9月9日
【發明者】R.B.布拉姆霍爾, D.富克斯, W.范登赫克 申請人:英諾文特科技公司