【技术实现步骤摘要】
一种AlN单晶扩径生长的方法及装置
本专利技术涉及晶体生长
，尤其涉及一种AlN单晶物理气相输运法(PVT法)扩径生长的籽晶或衬底的制备方法及装置，是一种基于扩径生长的多次迭代的AlN生长技术。
技术介绍
因为AlN(氮化铝)的晶格常数和热膨胀系数与高Al组分AlGaN(铝镓氮)非常接近，AlN单晶作为同质外延衬底能够显著减少外延层位错密度从而提高晶格质量，进一步提高器件的内量子效率，目前已经成为外延生长AlN和AlGaN制作深紫外光学元件的最佳衬底，包括深紫外发光二极管、激光二极管和深紫外探测器。同时，AlN单晶具有很多优良特性，包括高击穿场强、高热导率、高硬度、电学性能优异等，是高温高频等极端条件下工作的功率电子器件的重要材料。目前国际上成功实现大尺寸AlN单晶衬底的生长方法是物理气相输运法(PVT法，基本原理是AlN源粉在坩埚底部高温处升华得到Al原子，在氮气环境下，通过输运在坩埚顶部低温处结晶)。由于缺乏AlN籽晶，PVT生长AlN单晶首先需要利用自发形核得到一个尺寸较小的AlN单晶作为籽晶，继续进行PVT同质...
【技术保护点】
1.一种AlN单晶扩径生长的方法，基于扩径进行多次迭代AlN生长，通过将小尺寸籽晶粘接于坩埚盖上；将坩埚和特制热场调节部件完全放置于生长炉内，封闭抽真空，升温至1800-2400℃，同时充气保压，压强稳定，气氛为氮气和氩气；所述特制热场调节部件位于坩埚盖顶部，其外径与坩埚盖外径相同；进行AlN的扩径生长的时长为1-300小时；包括如下步骤：/n1)小尺寸籽晶粘接过程，包括：/n利用耐高温粘接剂，将小尺寸籽晶粘接在坩埚盖中心，先将坩埚盖和籽晶朝下盖好坩埚，随后放置外盖，之后在外盖上方放置特制热场调节部件并固定；所述特制热场调节部件为内凹型的具有轴对称结构的部件，放置在外盖上方...
【技术特征摘要】
1.一种AlN单晶扩径生长的方法，基于扩径进行多次迭代AlN生长，通过将小尺寸籽晶粘接于坩埚盖上；将坩埚和特制热场调节部件完全放置于生长炉内，封闭抽真空，升温至1800-2400℃，同时充气保压，压强稳定，气氛为氮气和氩气；所述特制热场调节部件位于坩埚盖顶部，其外径与坩埚盖外径相同；进行AlN的扩径生长的时长为1-300小时；包括如下步骤：
1)小尺寸籽晶粘接过程，包括：
利用耐高温粘接剂，将小尺寸籽晶粘接在坩埚盖中心，先将坩埚盖和籽晶朝下盖好坩埚，随后放置外盖，之后在外盖上方放置特制热场调节部件并固定；所述特制热场调节部件为内凹型的具有轴对称结构的部件，放置在外盖上方的边缘区域；
所述特制热场调节部件的内部为气氛，用于营造弯曲的温场，提供径向温度梯度，使得籽晶能够实现扩径生长；特制热场调节部件采用材料为金属钨；
2)炉体充抽换气过程：
放置装有原料并包含籽晶和特殊热场调节部件的坩埚到炉体并封闭炉体，抽真空和充高纯氮气，使系统保持真空；所述原料为高纯AlN源粉；
3)炉体充气保压过程：
停止对炉体抽真空后，向炉体中通入高纯氮气或高纯氮气与高纯氩气的混合气体，形成环境气氛，并使腔体总压强保持稳定；
4)炉体升温过程：按照设定好的升温速率进行升温，并保持压强稳定；
5)晶体生长阶段：将温度稳定到设定值，生长时间为1-300小时；
6)降温过程：生长完成之后，按照设定的降温速率进行降温；
7)开炉取样过程：炉体温度降到室温后，开炉取出坩埚，取下特制热场调节部件和外盖，进一步打开坩埚盖，得到扩径后的AlN单晶和周围多晶部分组成的块体；
8)切割磨抛过程：利用多线切割机对整个AlN块体进行切割，得到扩径后的AlN晶圆，研磨抛光；
9)迭代生长过程：利用扩径后的晶圆作为下一代扩径生长的籽晶，执行上述步骤，进行多次的迭代生长；
通过上述步骤进行多次迭代扩径生长，即可实现小尺寸到两英寸或...
【专利技术属性】
技术研发人员：于彤军，赵起悦，朱星宇，吴洁君，韩彤，沈波，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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