[發明專利]一種氮化鋁晶體生長所用的大尺寸復合籽晶及其制備方法

在審

• 申請號: 202010312132.3
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111334781A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 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: C23C16/34
• 分類號: C23C16/34;C30B23/00;C30B29/40
• 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: 劉坤

本發明涉及一種氮化鋁晶體生長所用的大尺寸復合籽晶及其制備方法，屬于復合籽晶及其制備方法領域。為解決現有技術生長大尺寸氮化鋁籽晶困難及現有生長氮化鋁晶體條件苛刻的問題，本發明提供了一種氮化鋁晶體生長所用的大尺寸復合籽晶及其制備方法。大尺寸復合籽晶通過在單晶硅襯底的表面上覆蓋一層氮化硼薄膜后，再在氮化硼薄膜上覆蓋一層氮化鋁薄膜所得，其形狀為圓片形，尺寸為6?18英寸。其制備方法為：單晶硅襯底超聲清洗；CVD法在單晶硅襯底表面制備氮化硼薄膜；復合襯底超聲清洗；MOCVD法在氮化硼薄膜表面制備氮化鋁薄膜。將其應用于氮化鋁晶體生長中，可解決大尺寸氮化鋁籽晶稀缺的問題，使操作便利，節約成本。

技術領域

本發明屬于復合籽晶及其制備方法領域，尤其涉及一種氮化鋁晶體生長所用的大尺寸復合籽晶及其制備方法。

背景技術

氮化鋁屬于第三代半導體材料之一，它具有高禁帶寬度、高擊穿場強、高熱導率、高飽和電子漂移速率以及化學穩定性強等優異特性，在高溫、高頻、高功率、抗輻射器件和深紫外光電子器件等方面均具有廣闊的應用前景。目前，高質量氮化鋁單晶材料的短缺限制了相關高性能器件的研制。氮化鋁單晶晶體的制備主要是使用物理氣相輸運(PVT)法，在相應尺寸的氮化鋁籽晶上生長延伸形成氮化鋁單晶。可以說氮化鋁單晶晶體的質量與氮化鋁籽晶的質量密切相關。由于氮化鋁晶體的研發在第三代半導體材料中起步較晚，故而現階段全世界研發制得的氮化鋁晶體普遍是小尺寸的(如2英寸)，相應得到的氮化鋁襯底以及氮化鋁籽晶也都是小尺寸的。由于很難獲得大尺寸(如4英寸、6英寸、8英寸及以上)高質量的氮化鋁晶體，所以目前直接通過單純的大尺寸氮化鋁籽晶生長高質量的大尺寸氮化鋁晶體的途徑受到很大限制。另外，在制備大尺寸氮化鋁單晶晶體時，有時會采用碳化硅晶片作為生長氮化鋁單晶的基片。然而，生長氮化鋁晶體的條件苛刻，通常在2000℃以上的高溫環境下，碳化硅基片會分離出硅原子和碳原子耦合進入氮化鋁晶格中，形成雜質，可能導致多晶氮化鋁生長，即現有生長氮化鋁晶體的條件苛刻，操作困難。

發明內容

為解決現有技術生長大尺寸氮化鋁籽晶困難及現有生長氮化鋁晶體條件苛刻的問題，本發明提供了一種氮化鋁晶體生長所用的大尺寸復合籽晶及其制備方法。

本發明的技術方案：

一種氮化鋁晶體生長所用的大尺寸復合籽晶，其特征在于，所述復合籽晶是通過在單晶硅襯底的表面上覆蓋一層氮化硼薄膜后，再在氮化硼薄膜上覆蓋一層氮化鋁薄膜所得，其形狀為圓片形，尺寸為6-18英寸。

進一步的，所述氮化硼薄膜的厚度為1μm～5μm。

進一步的，所述氮化鋁薄膜的厚度為10μm～50μm。

一種氮化鋁晶體生長所用的大尺寸復合籽晶的制備方法，其特征在于，步驟為：

一、對單晶硅襯底進行超聲清洗，得到清洗后的單晶硅襯底；

二、通過CVD法在步驟一所得清洗后的單晶硅襯底表面制備氮化硼薄膜，得到復合襯底；

三、對步驟二所得復合襯底進行超聲清洗，得到清洗后的復合襯底；

四、通過MOCVD法在步驟三所得清洗后的復合襯底的氮化硼薄膜表面制備氮化鋁薄膜，得到復合籽晶。

進一步的，步驟一所述對單晶硅襯底進行超聲清洗所用材料為丙酮、酒精及蒸餾水，超聲清洗的頻率為40KHz，時間為10分鐘，超聲清洗后的單晶硅襯底通過氮氣吹干。

進一步的，步驟二所述CVD法的加熱溫度為500℃，通過通入氯化硼和氨氣的混合氣體使生長室的壓力保持為550Torr，化學反應沉積時間為1小時，所述混合氣體中氯化硼和氨氣的比例為1:1，氣體流量為2.0L/min。

進一步的，步驟三所述對復合襯底進行超聲清洗的頻率為40KHz，時間為5分鐘，超聲清洗后的復合襯底通過氮氣吹干。