[發(fā)明專利]一種氮化鋁晶體的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810477594.3
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN111647945A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉欣宇;程章勇;楊麗雯
• 申請（專利權(quán)）人: 北京華進(jìn)創(chuàng)威電子有限公司
• 主分類號: C30B29/38
• 分類號: C30B29/38;C30B25/18
• 代理公司: 北京中創(chuàng)陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11003
• 代理人: 張永革

本發(fā)明提供了一種采用高純半絕緣碳化硅襯底生長氮化鋁晶體的方法，不單為目前氮化鋁晶體生長亟待需求的模板襯底提供解決思路，且有效降低因異質(zhì)襯底而導(dǎo)致的氮化鋁晶體中異類原子的增多。該方法主要有高純半絕緣碳化硅襯底粘結(jié)、高質(zhì)量氮化鋁晶體生長、異質(zhì)襯底的剝離三個環(huán)節(jié)。高純半絕緣碳化硅襯底粘結(jié)主要是將碳化硅襯底固定在籽晶托上，高質(zhì)量氮化鋁晶體生長主要是以高純半絕緣碳化硅為模板進(jìn)行高溫生長氮化鋁，異質(zhì)襯底的剝離則主要是將原母體碳化硅剝離掉。基于高純半絕緣碳化硅襯底的優(yōu)良特性，對提高氮化鋁的晶體質(zhì)量有顯著作用，使氮化鋁晶體的光透過率提高10%左右。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件材料領(lǐng)域；具體為氮化鋁晶體的制備方法。

背景技術(shù)

作為第三代半導(dǎo)體的氮化鋁晶體材料是重要的光電半導(dǎo)體材料之一，是制備深紫外高性能器件的重要晶體材料之一，伴隨這半導(dǎo)體相關(guān)器件的需求日趨增加，半導(dǎo)體晶體及相關(guān)基礎(chǔ)材料是制約高性能半導(dǎo)體器件的瓶頸因素之一；目前國家對氮化鋁晶體材料的研發(fā)也加大了支持力度，國內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)也日趨增多。

一般而言，在晶體生長中襯底模板可以有效控制晶體生長的晶向，生長高質(zhì)量的晶體需要良好的襯底模板，目前國內(nèi)氮化鋁晶體生長用同質(zhì)襯底極度匱乏，多采用異質(zhì)襯底來解決該矛盾，在異質(zhì)襯底方面，碳化硅襯底是比較理想的襯底材料之一，在已授權(quán)專利CN102618930B中使用的SiC/AlN復(fù)合籽晶作為氮化鋁單晶生長模板，在授權(quán)公開號CN102046857B中采用六方單晶材料C面10~80°的角度傾斜晶面生長低缺陷氮化鋁晶體，在專利申請公開號CN101802274A中采用低微管碳化硅襯底生長氮化鋁晶體方法。

發(fā)明內(nèi)容

我們嘗試采用高純半絕緣碳化硅襯底直接作為氮化鋁單晶生長襯底時，發(fā)現(xiàn)可以獲得良好的氮化鋁單晶產(chǎn)品，其光透過率提高了10%左右。

本發(fā)明的目的是提供一種光透過率較高的氮化鋁單晶產(chǎn)品；具體技術(shù)方案為：

一種高純半絕緣碳化硅襯底生長氮化鋁晶體的方法，包括如下步驟：

（a）高純半絕緣碳化硅襯底粘結(jié)，采用粘結(jié)劑先在襯底托上涂抹均勻，在此過程中控制溫度在20～150℃之間，在將高純半絕緣碳化硅襯底粘結(jié)在襯底托上；粘結(jié)完畢后，將其放置在高溫真空爐中，同時在襯底托上施壓5～40Kg的規(guī)則物體；均勻升溫至750～1000℃實(shí)施預(yù)燒結(jié)處理，以使粘結(jié)劑固化；

（b）首先將高純氮化鋁粉料置于坩堝內(nèi)，再將粘結(jié)完畢的高純半絕緣碳化硅襯底置于坩堝上部，形成氮化鋁單晶生長室；在晶體生長過程中壓力105～120KPa、溫度1840～2000℃、N₂氣流500～800sccm、NH₃氣流5～15sccm，晶體生長時間5～200h；

（c）異質(zhì)襯底的剝離，先將晶體層與襯底托分離，再將晶體層中的高純半絕緣碳化硅襯底層去除，最終獲得氮化鋁單晶錠。

進(jìn)一步,步驟（a）采用高純半絕緣碳化硅襯底、（0001）晶面0～6 °的傾角的Si面或C面生長氮化鋁單晶。

進(jìn)一步,步驟（a）的襯底粘結(jié)在襯底托上，其中襯底托材質(zhì)不限。

進(jìn)一步,步驟（b）的晶體生長用坩堝為表層為碳化鉭層的坩堝結(jié)構(gòu)或鎢材質(zhì)的坩堝結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步,步驟（c）的氮化鋁晶體的獲取過程，先將晶體層與襯底托首先分離；再通過機(jī)械加工或氣相升華方式將氮化鋁晶體層與高純半絕緣碳化硅襯底層分離。