Method for Producing a Single Crystal in a Growth Crucible

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The invention describes a method and apparatus for growing large single crystals (such as silicon carbide or aluminum nitride) in a cylindrical crucible by carefully controlling temperature gradients. It relies on placing a gas-permeable separator between the solid source material and the seed crystal, allowing fine adjustment of heat and vapor flow. The temperature distribution and gas transport can be precisely managed via the structure, position, and surface properties (like emissivity and surface relief) of this separator, significantly improving growth speed, quality, and crystal uniformity.

Use CasesContent extracted from patent full text and abstract with AI.

• Manufacturing of semiconductor-grade single crystals (e.g., SiC, AlN) for power electronics, LEDs, and high-frequency devices.
• Production of large, high-quality single crystals for optical substrates or synthetic gemstones.
• Research and development of new materials requiring controlled crystal growth.
• Scaling up crystal production for industrial applications demanding large crystal boules with minimal defects.
• Fabrication of substrates for microelectronics and high-performance sensors.

BenefitsContent extracted from patent full text and abstract with AI.

• Enables precise control of temperature gradients, reducing crystal defects and improving yield.
• Supports the growth of larger-diameter crystals (over 150mm), supporting industrial scaling.
• Reduces radial temperature gradients, resulting in more uniform and high-quality crystals.
• Flexible adaptation for different materials and crystal growth methods (e.g., PVT, CVD).
• Improved process stability and reproducibility via real-time adjustability of the separator.
• Potential to optimize material use and energy efficiency during crystal growth.

Technical Classifications (CPCs)

Inventors & Applicants

Patent Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und/oder Vergrößerung eines Einkristalls sowie einen Wachstumstiegel zur Herstellung und/oder Vergrößerung eines Einkristalls. Im Inneren des zylindrischen Wachstumstiegels sind ein Quellenmaterial, der Einkristall und ein zwischen dem Quellenmaterial und dem Einkristall vorgesehenes gaspermeables Trennelement mit einer dem Einkristall zugewandten ersten Oberfläche und einer dem Quellenmaterial zugewandten zweiten Oberfläche aufgenommen. Der Wachstumstiegel ist zur Steuerung von Temperaturgradienten ausgebildet. Ein Temperaturgradient zwischen dem Quellenmaterial und dem Einkristall wird durch Aufheizen des Quellenmaterials und des Einkristalls ausgebildet. Gasförmiges Vorläufermaterial wird in der Gasphase durch Verdampfen von heißem Quellenmaterial gebildet, in der Gasphase transportiert, und aus der Gasphase am Einkristall abgeschieden. Das Quellenmaterial wird in Abhängigkeit der Temperaturgradienten verdampft, und/oder das gasförmige Vorläufermaterial in Abhängigkeit der Temperaturgradienten transportiert und/oder abgeschieden. Die Temperaturgradienten werden durch die Ausgestaltung der ersten und/oder zweiten Oberfläche des gaspermeablen Trennelements und/oder durch eine Änderung der Position des gaspermeablen Trennelements eingestellt.