[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

本發明涉及一種AlN籽晶精確擴徑的裝置及方法，屬于晶體生長領域。操作簡單，效率高，根據需要制作相應尺寸的AlN晶體。AlN籽晶精確擴徑的裝置包括石墨加熱器、坩堝和生長組合，坩堝位于石墨加熱器的內部，生長組合位于坩堝的內部，碳化硅籽晶墊圈與坩堝墊圈和坩堝體可拆卸連接，可通過更換不同尺寸的碳化硅籽晶墊圈來獲得相應尺寸的AlN籽晶，操作簡單，從根本上解決了氮化鋁晶體生長過程中，擴徑困難的問題，相比于現有技術，AlN籽晶精確擴徑的裝置及方法加快氮化鋁晶體生長擴徑速率和節省氮化鋁晶體生長擴徑的費用和時間，加快氮化鋁晶體生長行業的發展進程。

技術領域

本發明涉及一種AlN籽晶精確擴徑的裝置及方法，屬于晶體生長領域。

背景技術

在使用PVT法進行氮化鋁晶體生長過程中，由于AlN晶體徑向生長非常的困難，AlN晶體的直徑幾乎沒有變化，并且籽晶對于晶體生長至關重要，沒有相應高質量大尺寸的籽晶，幾乎不可能生長出高質量的晶體，如何使用碳化硅等晶體生長過程中的擴徑方法(不斷迭代生長，每次增加一點直徑)用于AlN晶體生長中，擴徑更加困難并且周期和費用會遠超碳化硅等晶體擴徑，并且每次擴徑也不能保證直徑達到預期的狀態。

基于上述問題，亟需提出一種AlN籽晶精確擴徑的裝置及方法，以解決上述技術問題。

發明內容

本發明提供一種AlN籽晶精確擴徑的裝置及方法，有益效益是操作簡單，效率高，根據需要制作相應尺寸的AlN晶體。在下文中給出了關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。

技術方案：

本發明的AlN籽晶精確擴徑的裝置及方法，其包括：石墨加熱器、坩堝和生長組合，坩堝位于石墨加熱器的內部，生長組合位于坩堝的內部；石墨加熱器包括石墨加熱器上蓋、石墨加熱器側壁、石墨加熱器下蓋和石墨原料濾片，石墨加熱器上蓋和石墨加熱器下蓋分別與石墨加熱器側壁的上下兩端連接，石墨原料濾片位于石墨加熱器側壁內部，石墨原料濾片與石墨加熱器側壁連接；一種AlN籽晶精確擴徑的方法，包括以下步驟：

步驟一：將坩堝放入石墨加熱器中，將石墨加熱器的石墨原料濾片與石墨加熱器下蓋之間加入石墨粉，坩堝體內原料濾片的下側加入石墨粉，坩堝蓋、坩堝墊圈、原料濾片和坩堝體的材質為Ta，碳化硅籽晶墊圈材質為Ta材質碳化硅；

步驟二：將石墨加熱器和坩堝抽真空到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，溫度為1800℃－2230℃；

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

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

步驟七：將石墨加熱器和坩堝抽真空到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，溫度為1900℃－2260℃；