[发明专利]一种氮化铝衬底制备及扩径生长方法

摘要

本发明公开了一种氮化铝衬底制备及扩径生长方法，该方法方法主要包括有：元晶制备、元晶粘结、元晶组固化、衬底epi‑ready级加工、衬底高温预处理以及模板生长等步骤。本申请的方法能够克服氮化铝单晶生长过程中衬底匮乏、衬底质量差等问题，氮化铝同质衬底晶体生长不限于晶体炉类型，尤其可以用于制备高质量氮化铝体晶体诸如钨网炉等金属加热‑保温结构的单晶炉中。以本发明方法可以制造大尺寸、高品质的氮化铝体单晶。 1

主权项

1.一种氮化铝衬底制备及扩径生长方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)元晶制备：制备氮化铝柱状晶体或者片层晶体，并对其进行加工，制备成等距的六方片或柱形元晶结构，其中氮化铝元晶端面为{0001}晶面族，侧面为{10‑10}晶面族；

2)元晶粘结：在洁净的籽晶托上用氮化铝专用粘结剂有序、定向粘结元晶，形成元晶晶面(0001)或(000‑1)在同水平面的元晶组；

3)元晶组固化：采用紧固环对元晶组稳固；再将稳固好的元晶组及籽晶托放置在籽晶烧制工装中，将籽晶烧制工装置于高温炉中；

4)衬底epi‑ready级加工：对元晶组表面进行洁净处理及再定向，确定元晶晶向偏差在0～1°的合理范围内；若晶向偏差过大则强行矫正或重复步骤1)‑步骤3)的工艺过程；同时元晶组生长面加工出epi‑ready级别界面；

5)衬底高温预处理：将氮化铝衬底模板与氮化铝生长料源一同置于坩埚中进行高温生长，在生长前先对氮化铝衬底进行高温表面处理；

6)模板生长：以高温处理过的氮化铝元晶组作为氮化铝生长用衬底进行模板生长。

2.根据权利要求1所述的氮化铝衬底制备及扩径生长方法，其特征在于，步骤2)中整个过程在恒温条件下进行，温度为25～85℃。

3.根据权利要求1所述的氮化铝衬底制备及扩径生长方法，其特征在于，步骤3)中将籽晶烧制工装置于高温炉中以后，在籽晶烧制工装上压制2～200kg的规则重物，炉腔压力10^‑1～10⁶Pa，以氮气或氩气作为保护气体，温度200～1500℃，恒温时间0.5～50h。

4.根据权利要求1所述的氮化铝衬底制备及扩径生长方法，其特征在于，步骤5)中在生长前先对氮化铝衬底进行高温表面处理的处理温度为2000～2600℃，时间为5～300min。

5.根据权利要求1所述的氮化铝衬底制备及扩径生长方法，其特征在于，步骤6)中氮化铝元晶组的生长条件为1800～2260℃、炉压20～100KPa、氮气10～1000sccm。

6.根据权利要求1所述的氮化铝衬底制备及扩径生长方法，其特征在于，步骤1)中制备氮化铝柱状晶体或者片层晶体的方法包括但不仅限于：物理气相沉积生长、分子束外延生长、化学气相沉积方法、氢化物气相外延生长以及金属有机气象沉积生长。