[發(fā)明專利]一種液相生長氮化鋁的生長結(jié)構(gòu)及生長方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111493851.0
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114164493A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊麗雯;程章勇;張云偉;何麗娟
• 申請（專利權(quán)）人: 北京世紀(jì)金光半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: C30B29/40
• 分類號: C30B29/40;C30B19/06
• 代理公司: 北京邦創(chuàng)至誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11717
• 代理人: 張宇鋒

1.一種液相生長氮化鋁的生長結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括底部帶有氮化鋁籽晶的石墨棒、碳化鉭多孔過濾網(wǎng)以及碳化鉭坩堝和碳化鈦坩堝構(gòu)成的復(fù)合嵌套坩堝；其中，所述復(fù)合嵌套坩堝放置在石墨發(fā)熱坩堝中；所述碳化鉭坩堝嵌套在所述碳化鈦坩堝內(nèi)，二者嵌套空隙中填入氮化鋁料源；所述碳化鉭多孔過濾網(wǎng)包括蓋板和焊接下沉過濾網(wǎng)，二者之間通過多條碳化鉭支撐柱連接，所述蓋板上設(shè)置有供所述石墨棒通過的圓孔。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相生長氮化鋁的生長結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述碳化鈦坩堝的外徑200mm，壁厚10mm；所述碳化鉭外徑185mm,壁厚10mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相生長氮化鋁的生長結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述焊接下沉過濾網(wǎng)上的網(wǎng)眼孔洞大小為100-500微米不等。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相生長氮化鋁的生長結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述氮化鋁料源的尺寸為78-80目。

5.一種使用權(quán)利要求1-4任意所述的液相生長氮化鋁的生長結(jié)構(gòu)生長氮化鋁的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：先將纏有石墨氈保溫結(jié)構(gòu)的石墨發(fā)熱坩堝裝爐；依次將所述碳化鈦坩堝放入所述石墨發(fā)熱坩堝內(nèi)，將所述碳化鉭坩堝放入碳化鈦坩堝內(nèi)，之后在二者的間隙放入氮化鋁料源；

S2：在碳化鉭坩堝內(nèi)放入鋁源并蓋上所述碳化鉭多孔過濾網(wǎng)，繼續(xù)填鋁源，使用所述石墨棒穿過過濾網(wǎng)上蓋，下沉進入坩堝中，且石墨棒與鋁源之間的距離保持在20-30mm；

S3：環(huán)境維持壓強為2-3個大氣壓的環(huán)境壓強，之后開始升溫，直至溫度升高到目標(biāo)溫度2000-2250℃；

S4：溫度達(dá)到2000-2250℃時，控制石墨棒以500微米/分鐘的速率緩慢下沉，深入液面以下1cm；之后上升加熱線圈并使得高溫位處于氮化鋁籽晶生長面，維持半小時；

S5：2200-2250℃維持半小時后，將爐腔壓力降低到100000Pa,并且將氬氣換成氮氣，氮氣在高溫下部分裂解，產(chǎn)生活性N原子，從石墨棒的中心氣孔處通入活性裂解的氮源，同時，在高溫和低壓下，坩堝間隙的氮化鋁料源開始揮發(fā)，并且沿著碳化鉭坩堝和碳化鈦坩堝之間的間隙向上，并且通過石墨棒的中心氣孔向籽晶處運動，并且該氣體通過石墨棒的近生長界面氣孔通入液體，在石墨棒中的石墨梯度調(diào)節(jié)環(huán)的作用下，擴散到鋁液中的活性N原子由于熱梯度調(diào)整結(jié)構(gòu)的作用，會在石墨棒底部的氮化鋁籽晶上形成微凸的界面特征；

S6：隨后將加熱線圈下降到坩堝底部，坩堝底部為高溫，頂部氮化鋁籽晶處為低溫位置，在溫度梯度作用下，在氮化鋁籽晶處開始進行生長。