[发明专利]一种集氮化物柔性衬底构建与外延的一体化系统

说明书

本发明公开了一种集氮化物柔性衬底构建与外延的一体化系统，解决采用氢气对衬底表面预处理会破坏二维材料的问题，属于半导体材料生长技术领域。系统包括二维材料生长腔室、外延层生长腔室，以及连通二维材料生长腔室和外延层生长腔室的真空互联腔室，其真空度与二维材料生长腔室和外延层生长腔室相匹配。本发明的集氮化物柔性衬底构建与外延的一体化系统，保证柔性衬底在真空环境下传递，避免柔性衬底受外界环境污染，避免去除污染物带来的柔性衬底的损伤，可以直接外延生长高质量氮化物外延层。

技术领域

本发明涉及半导体材料生长技术领域，尤其涉及一种集氮化物柔性衬底构建与外延的一体化系统。

背景技术

氮化物作为三代半导体材料的重要的组成在国民生产生活中扮演着越来越重要的角色，其在发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、光探测器(PD)、微波射频器件以及电力电子器件等领域已取得部分应用。

现阶段，氮化物半导体器件材料制备所采用的通常方法即为外延生长。由于其同质衬底的缺乏，同质外延生长工艺尚不成熟，通常采用异质衬底进行异质外延制备方法。但是异质外延所带来的晶格失配和热失配会导致大量的位错等缺陷，大幅降低氮化物外延层的质量，限制了其器件应用。

随着二维材料的发展，利用氮化物外延层和二维材料之间以范德瓦尔斯力相结合的物理特性，可以彻底解决异质外延应力失配问题。通常在异质衬底外延生长氮化物之前需要用氢气对衬底表面进行预处理以清除表面污染，但是如选用二维材料作为氮化物生长的柔性衬底，氢气衬底表面预处理会破坏二维材料，因此在该领域需要一种新方法来解决此问题。

发明内容

本发明针对氢气对衬底表面预处理会破坏二维材料的技术问题，提供一种集氮化物柔性衬底构建与外延的一体化系统，实现氮化物柔性衬底构建与外延生长，解决氮化物材料中的应力和缺陷问题，为高质量氮化物材料提供生长系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种集氮化物柔性衬底构建与外延的一体化系统，包括以下部分：

二维材料生长腔室，用于提供满足二维材料衬底层的生长的真空环境；

外延层生长腔室，用于提供满足氮化物外延层的生长的真空环境；

以及连通二维材料生长腔室和外延层生长腔室的真空互联腔室，用于将二维材料衬底由二维材料生长腔室真空传递至外延层生长腔室，其真空度与二维材料生长腔室和外延层生长腔室相匹配。

具体地，二维材料生长腔室的真空度可以根据不同材料生长要求具体设定。

具体地，外延层生长腔室的真空度可以根据不同材料生长要求具体设定。

具体地，真空互联腔室的真空度需要根据权力要求2和3具体设定与生长腔室相匹配的真空度。

优选地，二维材料生长腔室内安置有第一加热系统和第一样品台，第一样品台位于第一加热系统的上方。

优选地，所述第一加热系统为石墨加热平台或钨加热平台，加热温度最高为2000℃.

优选地，第一样品台为石墨样品台。其直径可以根据衬底尺寸具体设定。

优选地，外延层生长腔室内安置有第二加热系统和第二样品台，第二样品台位于第二加热系统的上方。

优选地，所述第二加热系统为石墨加热平台或钨加热平台，加热温度最高为1800℃。

优选地，第二样品台为石墨样品台。其直径可以根据衬底尺寸具体设定。

优选地，真空互联腔室内安置有机械传递装置，所述机械传递装置包括一个旋转台和两个固定于旋转台上的伸缩臂，旋转台的旋转角度为360°，其直径可以根据衬底尺寸具体设定。