[發明專利]AlN籽晶精確擴徑的裝置及方法

有效

• 申請號: 202010218338.X
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111321472B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 趙麗麗;范國峰;張勝濤;袁文博;劉德超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱科友半導體產業裝備與技術研究院有限公司
• 主分類號: C30B35/00
• 分類號: C30B35/00;C30B29/40;C30B23/00
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

1.一種AlN籽晶精確擴徑的方法，包括一種AlN籽晶精確擴徑的裝置，其特征在于：包括石墨加熱器（1）、坩堝（2）和生長組合（3），坩堝（2）位于石墨加熱器（1）的內部，生長組合（3）位于坩堝（2）的內部；

石墨加熱器（1）包括石墨加熱器上蓋（1-1）、石墨加熱器側壁（1-2）、石墨加熱器下蓋（1-3）和石墨原料濾片（1-4），石墨加熱器上蓋（1-1）和石墨加熱器下蓋（1-3）分別與石墨加熱器側壁（1-2）的上下兩端連接，石墨原料濾片（1-4）位于石墨加熱器側壁（1-2）內部，石墨原料濾片（1-4）與石墨加熱器側壁（1-2）連接；

坩堝（2）包括坩堝蓋（2-1）、坩堝墊圈（2-2）、碳化硅籽晶墊圈（2-3）、原料濾片（2-4）和坩堝體（2-5），坩堝體（2-5）內安裝有原料濾片（2-4），坩堝體（2-5）的上部依次安裝有碳化硅籽晶墊圈（2-3）、坩堝墊圈（2-2）和坩堝蓋（2-1），坩堝體（2-5）與碳化硅籽晶墊圈（2-3）可拆卸連接，碳化硅籽晶墊圈（2-3）與坩堝墊圈（2-2）可拆卸連接，坩堝墊圈（2-2）與坩堝蓋（2-1）可拆卸連接，坩堝體（2-5）放置在石墨原料濾片（1-4）上；

生長組合（3）包括石墨紙（3-1）和碳化硅籽晶（3-2），石墨紙（3-1）將放置在坩堝墊圈（2-2）內部的碳化硅籽晶（3-2）與坩堝蓋（2-1）的下側壁和坩堝墊圈（2-2）的內壁分隔，碳化硅籽晶墊圈（2-3）承托碳化硅籽晶（3-2）；

一種AlN籽晶精確擴徑方法，包括以下步驟：

步驟一：將坩堝（2）放入石墨加熱器（1）中，將石墨加熱器（1）的石墨原料濾片（1-4）與石墨加熱器下蓋（1-3）之間加入石墨粉，坩堝體（2-5）內原料濾片（2-4）的下側加入石墨粉，坩堝蓋（2-1）、坩堝墊圈（2-2）、原料濾片（2-4）和坩堝體（2-5）的材質為TaC，碳化硅籽晶墊圈（2-3）材質為TaC；

步驟二：將石墨加熱器（1）和坩堝（2）抽真空到10^-4-10^-5Pa；

步驟三：以50mL/min-1000mL/min的速率充入氮氣，反應裝置內氣壓為200－700Torr之間；

步驟四：加熱石墨加熱器（1），溫度為1800℃－2230℃；

步驟五：石墨粉在此溫度下揮發，分別在坩堝（2）外側和坩堝（2）的內側發生表面預碳化過程，保持此過程10－90小時，坩堝蓋（2-1）、坩堝墊圈（2-2）、原料濾片（2-4）和坩堝體（2-5）的材質為TaC，碳化硅籽晶墊圈（2-3）材質為TaC；

步驟六：完成預碳化過程后，將坩堝（2）從裝置內取出，在坩堝（2）內原料濾片（2-4）的下側加入高純AlN粉，將碳化硅籽晶（3-2）放在碳化硅籽晶墊圈（2-3）上，碳化硅籽晶（3-2）的厚度0.1－10mm，并在碳化硅籽晶（3-2）外圈和上層各加一層石墨紙（3-1），裝好坩堝蓋（2-1），重新放入石墨加熱器（1）中；

步驟七：將石墨加熱器（1）和坩堝（2）抽真空到10^-4-10^-5Pa；

步驟八：以200mL/min-1000mL/min的流量充入氮氣和氬氣，反應裝置內氣壓為300－750Torr之間；

步驟九：加熱石墨加熱器（1），溫度為1900℃－2260℃；

步驟十：氮化鋁粉在此溫度下升華在碳化硅籽晶（3-2）下部生長出AlN籽晶（3-3），保持此過程10－100小時，AlN籽晶（3-3）的層厚度2-5mm；

步驟十一：降溫結束后，將坩堝（2）從加熱器中取出，由于此碳化硅籽晶（3-2）與坩堝（2）并非一體，并且是嵌在坩堝（2）上的，此碳化硅籽晶墊圈（2-3）一方面托起生長組合（3），不用考慮如何將碳化硅籽晶（3-2）粘接或是固定在坩堝蓋（2-1）上，一方面通過控制碳化硅籽晶墊圈（2-3）的尺寸得到AlN籽晶（3-3）；

步驟十二：取下坩堝體（2-5）后，再取下坩堝墊圈（2-2）和碳化硅籽晶墊圈（2-3），由于碳化硅籽晶（3-2）外圈有一層石墨紙（3-1），很容易就可以直接取下；

步驟十三：再取下坩堝蓋（2-1），取下生長有AlN籽晶（3-3）的生長組合（3）；

步驟十四：使用單面切磨片機，將碳化硅籽晶（3-2）和石墨紙（3-1）切磨掉，即可得到既定尺寸的氮化鋁籽晶。