[发明专利]一种近单晶双层透明AlN陶瓷复合衬底的制备方法

摘要

本发明公开了一种近单晶双层透明AlN陶瓷复合衬底的制备方法，c轴偏差在10‑20°以内、厚度为100‑1000微米、晶胞直径在1‑3微米的近单晶AlN透明陶瓷基板的制备：将纯净的AlN陶瓷粉体装入塑料袋中形成圆柱形放入温等静压设备中进行压制粉碎，二次压制，切割成衬底圆片放入烧结炉内两次高温烧结；在透明陶瓷基板上制备c轴取向偏差在5°以内、厚度5‑100微米的AlN或GaN准单晶层：利用分子束外延法或金属有机化合物气相沉积法等方法制备，高温烧结。本发明制备的复合衬底能够实现外延生长GaN或AlN单晶材料或器件，翘曲变形小，热导率高，制造成本低，使6英寸和8英寸LED器件的生产成为可能。

主权项

1.一种近单晶双层透明AlN陶瓷复合衬底的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤，近单晶双层透明AlN陶瓷复合衬底包括下层的近单晶AlN透明陶瓷基板和上层的AlN或GaN准单晶层；所述近单晶AlN透明陶瓷基板厚度为100—1000微米，晶胞直径在1‑3微米，不含烧结助剂，且c轴取向偏差在10—20°以内；所述AlN或GaN准单晶层厚度为5—100微米，c轴取向偏差在5°以内；A、所述c轴偏差在10—20°以内的近单晶AlN透明陶瓷基板的制备，其包括以下步骤：（1）准备粉体颗粒粒径在1微米以内，杂质含量低于0.1%的纯净的AlN陶瓷粉体；（2）利用温等静压成型技术将粉体成型：首先将纯净的AlN陶瓷粉体称重，装入塑料袋中形成圆柱形，填实并封口；然后将圆柱形塑料袋放入温等静压设备中，在压力为500—2000MPa，温度为50—95℃的条件下保压0.5—12H，此时AlN粉体已经被压制成圆柱形；（3）取出装有AlN的圆柱形塑料袋，去除塑料袋，用粉碎机将圆柱形AlN粉碎成粒径不超过1mm的颗粒物；然后将该颗粒物继续装入塑料袋中形成圆柱形，填实并封口；然后将该圆柱形塑料袋放入温等静压设备中，在压力为500—2000MPa，温度为50—95℃的条件下保压0.5—12H，此时AlN粉体已经被压制成圆柱形；（4）取出装有AlN的圆柱形塑料袋，去除塑料袋，将成型的AlN圆柱体进行切割，切割成厚度为所述近单晶AlN透明陶瓷基板厚度的多个衬底圆片；（5）将衬底圆片放入烧结炉进行高温烧结，烧结温度为1700—1900℃，保温时间为0.5—5H；之后降温到室温后，再次升温进行二次烧结，烧结温度为1800—2100℃，保温时间为0.5—5H；之后降温取出即得到的c轴偏差在10—20°范围内的近单晶AlN透明陶瓷基板，降温时保证温度在1800—2100℃降到1600℃时，降温速率不超过1℃/min；B、在近单晶AlN透明陶瓷基板上制备所述AlN或GaN准单晶层，其包括以下步骤：（1）将制作好的近单晶AlN透明陶瓷基板进行表面抛光处理，表面抛光粗糙度达到1nm以下；（2）利用分子束外延法MBE、金属有机化合物气相沉积法MOCVD、氢化物气相外延法HVPE、脉冲激光沉积PLD或物理气相传输法PVT在抛光后的近单晶AlN透明陶瓷基板衬底上生长所述厚度的GaN或AlN准单晶层形成双层AlN透明陶瓷衬底坯料；（3）将双层AlN透明陶瓷衬底坯料放入烧结炉内进行高温烧结，温度升至1700—2000℃后，保温0.5—2H，再降温到室温，取出即得到本发明近单晶双层透明AlN陶瓷复合衬底。