[發明專利]利用過渡金屬或合金作為緩沖層提高六方氮化硼結晶質量的方法

在審

• 申請號: 202010060273.0
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111243942A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 陳占國;欒凱然;陳曦;張文博;劉秀環;趙紀紅;侯麗新;高延軍
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/285
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

1.一種利用過渡金屬或合金作為緩沖層提高六方氮化硼結晶質量的方法，其特征在于：在生長六方氮化硼外延薄膜前，以磁控濺射、電子束蒸發、脈沖激光沉積或熱蒸發薄膜制備技術預先在硅、藍寶石或其他晶格失配較大襯底上沉積過渡金屬或合金作為緩沖層，再將帶有緩沖層的襯底上采用化學氣相沉積、磁控濺射或脈沖激光沉積技術外延生長六方氮化硼薄膜；緩沖層在外延生長六方氮化硼薄膜前做退火處理以進一步提高緩沖層的質量，從而達到進一步提高hBN薄膜結晶質量的目的。

2.如權利要求1所述的一種利用過渡金屬或合金作為緩沖層提高六方氮化硼結晶質量的方法，其特征在于：緩沖層材料為Cu、Cr、Mo、Ni、W、Mn、Co或其組合形成的合金材料。

3.如權利要求1所述的一種利用過渡金屬或合金作為緩沖層提高六方氮化硼結晶質量的方法，其特征在于：

(1)是在1×10^-3Pa真空度以下，以60～200W的濺射功率在600～800℃的硅或藍寶石襯底上濺射過渡金屬或合金緩沖層，緩沖層的厚度為200～2000nm，濺射完成后冷卻襯底至室溫；

(2)將步驟(1)得到的濺射過渡金屬或合金緩沖層的硅或藍寶石襯底放入退火爐中，在500～900℃條件下退火10～30分鐘，退火結束后冷卻到室溫；

(3)將步驟(2)中得到的帶有過渡金屬或合金緩沖層的硅或藍寶石襯底載入到低壓化學氣相沉積系統的反應室中，抽真空至5×10^-4Pa以下，然后在100～300Pa、1000～1400℃條件下，通入BCl₃和NH₃前驅體30～120min，以氫氣或氮氣為載氣，其流量為100～300sccm；BCl₃的通入量為10～30sccm，NH₃的通入量為30～90sccm，從而在緩沖層的表面得到厚度為1～3μm的六方氮化硼外延薄膜層。