[发明专利]一种制备氮化铝单晶的方法在审

专利信息
申请号: 201810269475.9 申请日: 2018-03-29
公开(公告)号: CN108624957A 公开(公告)日: 2018-10-09
发明(设计)人: 吴亮;贺广东;王智昊;王琦琨;龚加玮;雷丹;黄嘉丽;黄毅 申请(专利权)人: 苏州奥趋光电技术有限公司
主分类号: C30B29/40 分类号: C30B29/40;C30B23/00
代理公司: 苏州创元专利商标事务所有限公司 32103 代理人: 孙仿卫;刘鑫
地址: 215699 江苏省苏州市张家港市*** 国省代码: 江苏;32
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要:
搜索关键词: 氮化铝单晶 晶粒 制备 氮化铝烧结体 原料区 晶向 晶体生长阶段 常规物理 降温阶段 晶体生长 气相传输 升温阶段 杂质沉积 制备籽晶 籽晶表面 倒置 沉积区 损伤层 传质 次形 可控 同质 粘接 籽晶 温差 保温 生长 保留 污染 保证
【说明书】:

发明公开了一种制备氮化铝单晶的方法,在氮化铝烧结体表面长晶来制备籽晶,保持T2>T1,使生长速率较快,得到的籽晶晶粒尺寸更大;将杂质沉积到沉积区,使杂质含量较少;通过对晶粒的选取,使晶向可控,能够选出特定晶向的晶粒;倒置并固定氮化铝烧结体,保留晶粒进行同质续长,免除了常规物理气相传输法中籽晶粘接这一困难工序;通过在升温阶段控制长晶区温度大于原料区温度,并短时保温,进一步清除掉籽晶表面污染及损伤层;在晶体生长阶段保持低压及特定温差,保证了较大传质速率及晶体生长速率;在降温阶段再次控制长晶区温度大于原料区温度,有效的抑制了后期的二次形核,提高了晶体质量,能够有效的制备出大尺寸、高质量的氮化铝单晶。

技术领域

本发明涉及一种制备氮化铝单晶的方法。

背景技术

氮化铝(AlN)是第三代宽禁带半导体材料之一,具有宽带隙、高熔点、高临界击穿场强、高温热稳定性和耐化学腐蚀等优异性质。同时AlN晶体作为取代蓝宝石和碳化硅用来外延生长Ⅲ-N材料的最佳衬底材料,与常见的蓝宝石和SiC相比,AlN材料与GaN的热失配更小,化学兼容性更高,热膨胀系数也相近。以AlN晶体为衬底生长GaN可大幅降低器件的缺陷密度,提高器件的性能。

近年来,国外各研究机构已经分别制备出不同尺寸的氮化铝晶体,但国内各研究机构成果与国外相比仍有较大差距。目前主流的制备大尺寸氮化铝单晶的方法为物理气相传输法(PVT),但其中仍存在不少技术难点。首先是杂质污染,AlN原料中氧和碳的含量较高,需要充分去除。其次是籽晶制备及粘接,籽晶制备过程中的切抛磨等手段会不可避免造成籽晶表面质量下降,造成续长晶体质量下降,寄生形核等问题。籽晶粘接时残存的气泡在续长时也会传递至晶体中,产生孔洞,严重影响晶体质量。如何解决上述问题成了制约生产大尺寸氮化铝单晶的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备氮化铝单晶的方法,可以免除传统物理气相传输法制备氮化铝单晶中的籽晶粘接工序,通过对自发形核的氮化铝单晶进行同质续长,能够有效的制备出大尺寸、高质量的氮化铝单晶。

为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:

一种制备氮化铝单晶的方法,包括以下步骤:

(1)将氮化铝原料放入第一坩埚的底部,所述第一坩埚的下部为生长区,所述第一坩埚的上部为沉积区,将所述第一坩埚放入炉体中,对所述炉体抽真空,接着向所述炉体中通入高纯氮气,保持所述炉体中的氮气气压为50-150Kpa,沉积区的温度为T1,生长区的温度为T2,加热所述第一坩埚,同时对沉积区和生长区进行升温,使T2升至2000-2300℃,在此过程中保持T2>T1,控制两者之间的温差为50-200℃;

(2)抽取所述炉体中的高纯氮气,使所述炉体中的氮气气压为10-50Kpa并保压,继续对所述第一坩埚进行加热,使T2升至2100-2400℃,在此过程中保持T2>T1,控制两者之间的温差为10-150℃,并保温一段时间;

(3)向所述炉体中通入高纯氮气,使所述炉体中的氮气气压为50-150Kpa并保压,对所述第一坩埚进行降温,在此过程中保持T2>T1,在T2下降至1000℃之前,控制两者之间的温差为50-200℃;

(4)降温结束后,取出所述第一坩埚底部的的氮化铝烧结体,在纯净气氛下,选取所述氮化铝烧结体表面合适的晶粒进行保留,将其余晶粒剔除;

下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于苏州奥趋光电技术有限公司,未经苏州奥趋光电技术有限公司许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201810269475.9/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code back_top