[发明专利]一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法

说明书

本发明涉及一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法。在基座的侧面中部设置一圈凸台，在基片槽的外围对称设置四个导气孔；下保护套上端的大直径圆环与基座的下部配合设置在凸台的下方，下端小圆环的内孔是进气孔，下保护套与基座之间的间隙形成下导气槽；上保护套与基座的上部配合设置在凸台的上方，上保护套与基座之间的间隙形成上导气槽，下导气槽和上导气槽的外径大于导气孔外接圆的直径，进气孔、下导气槽、导气孔和上导气槽组成完整的气路。本发明使用保护装置，在采用氢化物气相外延（HVPE）法生长氮化铝外延层的过程中充入氮气，使基片边缘和背底区域被氮气保护，防止碳化硅基片腐蚀，降低外延层中的碳、硅杂质含量。

技术领域

本发明涉及氮化铝生长领域，特别涉及一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法。

背景技术

采用本装置后，可以有效保护碳化硅衬底，降低外延层中的碳、硅杂质含量，实现高紫外透过率氮化铝外延层的稳定生长。

氮化铝材料由于其特有的带隙宽度和优良的光电特性，在可见紫外波段发光二极管,高频、大功率电子器件，紫外探测器等光电子器件有着广泛的应用前景，因此也成为宽禁带半导体材料中极具吸引力的材料。然而,制约氮化物半导体的发展重要因素之一是衬底材料。目前制备高透过率的氮化铝衬底材料最常用的方法是HVPE法生长获得。在采用氢化物气相外延（HVPE）法生长氮化铝外延层时，需使用与氮化铝晶格匹配度好的碳化硅衬底做为基片，由于生长温度高于1500℃，使用的氯化氢气体和氢气载气都会对碳化硅基片造成腐蚀，并且在高温生长过程中，由于外延层与基片间热膨胀系数的差异，会导致基片边缘翘起，使碳化硅基片边缘和背底暴露在氯化铝和氢气气氛中，导致碳化硅被腐蚀，产生的碳、硅杂质进入氮化铝外延层，影响外延层的紫外透过率。所以，防止碳化硅基片被腐蚀，是HVPE法生长高紫外透过率氮化铝外延层的关键。

发明内容

针对现有技术存在问题，一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法，使用保护装置可以通过在基座上增加保护气体，使基片边缘和背底区域被氮气气氛保护，以防止碳化硅基片的腐蚀。

本发明的技术方案是：一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置，包括基座和设置在基座中心的基片槽，其特征在于：还包括下保护套和上保护套，所述基座是一个圆柱体，在基座的侧面中部设置一圈凸台，在基片槽的外围对称设置四个导气孔；所述下保护套是一个三阶梯圆环，上端的大直径圆环与基座的下部配合设置在凸台的下方，中圆环的台阶与基座的下端面贴紧，下端小圆环的内孔是进气孔，下保护套与基座之间的间隙形成下导气槽；所述上保护套是圆环形盖，与基座的上部配合设置在凸台的上方，上保护套圆环的内径与基片槽直径相同，上保护套与基座之间的间隙形成上导气槽，所述下导气槽和上导气槽的外径大于导气孔外接圆的直径，所述进气孔、下导气槽、导气孔和上导气槽组成完整的气路。

进一步，为方便使用、组装和拆卸，下保护套和上保护套均以螺纹连接方式设置在基座上。

一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步：将带保护装置的基座放进生长炉的腔内，将生长氮化铝用的碳化硅基片放置在基片槽内；

第二步：将生长炉腔内的气压抽真空至0.1mbar以下，充入氮气保护气体至500mbar；

第三步：将生长炉腔室内温度升至1500℃；

第四步：打开进气孔的截门，生长炉腔内氮气通过进气孔、下导气槽、导气孔和上导气槽进入基片槽，等待五分钟，使氮气包裹基片边缘和背底；

第五步：在生长炉腔室充入氢气、氯化氢、氯化铝和氨气，进行氮化铝外延生长三十分钟；

第六步：关闭加热系统，关闭氢气、氯化氢、氯化铝气体，自然降温至室温；

第七步：将腔体气压抽真空至0.1mbar以下，充入氮气保护气体至常压，取出外延片。