退火装置、氮化铝制品及其制备方法、光电器件制造方法及图纸

一种退火装置、氮化铝制品及其制备方法、光电器件，属于半导体材料领域。退火装置适用于制备氮化铝制品，退火装置具有抵接面，抵接面具有中心区、以及环设于中心区的周向的边缘区，边缘区与中心区之间具有间隙，中心区的热导率小于边缘区的热导率，采用上述退火装置制备氮化铝制品时，能够提升氮化铝制品中单晶氮化铝的结晶质量。化铝的结晶质量。化铝的结晶质量。

【技术实现步骤摘要】
退火装置、氮化铝制品及其制备方法、光电器件


[0001]本申请涉及半导体材料领域，具体而言，涉及一种退火装置、氮化铝制品及其制备方法、光电器件。

技术介绍

[0002]随着第三代半导体应用的不断普及，寻找新型的高质量宽禁带半导体材料正成为业内竞相追逐的热点问题。氮化铝以其具有的高频压电性，超宽光学窗口与超高耐压特性正在逐渐引起行业的重视，特别是深紫外LED的成功应用，更是使其作为衬底材料寻找到了可靠的应用突破口。但令人遗憾的是，由于高结晶质量的氮化铝材料制备十分困难，因此始终限制其进一步的深入应用。
[0003]因此如何进一步提升氮化铝材料的晶体质量，是成为该领域能否更进一步发展的瓶颈因素。此前，尽管高温退火技术能够使得位错密度降低至108/cm2数量级，但是进一步提升其结晶质量依然是目前行业内所面临的共同任务。因此，开发一种在现有基础上进一步增强氮化铝材料结晶质量的装置与制备方案，将对氮化铝材料与器件应用领域具有重大意义。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种氮化铝制品用退火装置、氮化铝制品及其制备方法、光电器件，其能够提升氮化铝制品中的单晶氮化铝的结晶质量。
[0005]本申请的实施例是这样实现的：
[0006]在第一方面，本申请示例提供了一种退火装置，其适用于制备氮化铝制品，退火装置具有抵接面，抵接面具有中心区、以及环设于中心区的周向的边缘区，边缘区与中心区之间具有间隙，中心区的热导率小于边缘区的热导率。
[0007]本申请提供的退火装置在应用于氮化铝制品的制备过程中时，待退火工件为氮化铝复合衬底，此时氮化铝复合衬底与抵接面接触以进行退火，由于中心区的热导率小于边缘区的热导率，因此退火过程中中心区与边缘区将产生梯度温差，此时利用上述温差可调节氮化铝复合衬底，使其形成翘曲从而在高温退火时加剧位错淬灭，降低位错密度，提升退火后的氮化铝制品的结晶质量，由于退火时为高温，因此利用间隙的设置，可缓解退火装置在高温状态下引入的应力，避免其在高温下因膨胀产生裂纹等，从而提高退火装置的使用寿命。
[0008]在一些可选地实施例中，边缘区具有同心布置的多个环状区，多个环状区的热导率自内向外依次增大，且任意相邻的两层环状区之间具有间隙。
[0009]可选地，中心区的材质为蓝宝石，边缘区具有同心布置的两个环状区，两个环状区的材质自内向外依次为碳化硅和石墨。
[0010]在一些可选地实施例中，间隙的宽度为0.5
‑
1.5mm。
[0011]在一些可选地实施例中，中心区的形状为圆形，边缘区的形状为圆环形。
[0012]可选地，退火装置呈圆柱体，退火装置具有沿轴向相对设置的两端，且至少一端的端面为抵接面。
[0013]在第二方面，本申请示例提供了一种氮化铝制品的制备方法，其包括：
[0014]在C面衬底的单侧表面生长氮化铝薄膜，获得氮化铝复合衬底。
[0015]将氮化铝复合衬底放置于上述退火装置中，使C面衬底背离氮化铝薄膜的一侧与抵接面接触，获得退火组件。
[0016]将退火组件于惰性气氛下连续进行多次退火处理，每次退火处理包括：先升温至退火温度，然后随炉冷却至800℃及以下。
[0017]本申请提供的氮化铝制品的制备方法，利用C面衬底的单侧表面生长氮化铝薄膜，有利于在后续利用上述退火装置采用特定的多次退火处理，使得制备的氮化铝制品在高温状态下获得更高的凹型翘曲，进而引入更大的压应力，从而得到结晶质量得到增强的单晶氮化铝，提高其质量。利用C面衬底背离氮化铝薄膜的一侧与抵接面接触的方式，不仅可在后续退火时调节氮化铝复合衬底，使其形成翘曲从而在高温退火时加剧位错淬灭，降低位错密度，而且可避免氮化铝中引入杂质，利用多次先升温后降温的退火处理，可进一步增强压应力，使得制备的氮化铝制品在高温状态下获得更高的凹型翘曲，以提高单晶氮化铝的结晶质量。
[0018]在一些可选地实施例中，退火处理中的升温速率为5
‑
10℃/min。
[0019]可选地，退火温度为1500
‑
1800℃。
[0020]可选地，退火处理的次数为5
‑
10次。
[0021]在一些可选地实施例中，氮化铝复合衬底的数量为偶数个。
[0022]将氮化铝复合衬底放置于的退火装置中的步骤包括：将偶数个氮化铝复合衬底按照两个为一组进行叠加以形成衬底单元，衬底单元中，两个氮化铝复合衬底的氮化铝薄膜互相接触；将衬底单元与退火装置交替布置，使各C面衬底背离氮化铝薄膜的一侧均与抵接面接触，获得退火组件。
[0023]在一些可选地实施例中，氮化铝薄膜的厚度为50nm
‑
1μm。
[0024]在第三方面，本申请示例提供了一种氮化铝制品，其由本申请第二方面提供的制备方法制得。
[0025]在第四方面，本申请示例提供了一种光电器件，其包括本申请第三方面提供的氮化铝制品。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]图1为本申请一些实施例提供的退火装置的结构示意图；
[0028]图2为本申请一些实施例提供的氮化铝复合衬底的结构示意图；
[0029]图3为本申请一些实施例提供的衬底单元的结构示意图；
[0030]图4为本申请一些实施例提供的退火组件的结构示意图；
[0031]图5为本申请一些实施例提供的退火组件的结构示意图；
[0032]图6为实施例2、对比例1以及对比例2制备获得的氮化铝制品的XRD摇摆曲线对比图。
[0033]图标：10
‑
退火装置；100
‑
抵接面；101
‑
中心区；103
‑
边缘区；1031
‑
环状区；110
‑
间隙；20
‑
氮化铝复合衬底；200
‑
C面衬底；210
‑
氮化铝薄膜；30
‑
衬底单元；40
‑
退火组件。
具体实施方式
[0034]下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0035]以下针对本申请实施例的退火装置、氮化铝制品及其制备方法、光电器件进行具体说明：
[0036]请参阅图1，本申请提供一种退火装置10，其适用于制备氮化铝制品，退火装置10具有抵接面100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种退火装置，适用于制备氮化铝制品，其特征在于，所述退火装置具有抵接面，所述抵接面具有中心区、以及环设于所述中心区的周向的边缘区，所述边缘区与所述中心区之间具有间隙，所述中心区的热导率小于所述边缘区的热导率。2.根据权利要求1所述的退火装置，其特征在于，所述边缘区具有同心布置的多个环状区，所述多个环状区的热导率自内向外依次增大，且任意相邻的两层所述环状区之间具有间隙；可选地，所述中心区的材质为蓝宝石，所述边缘区具有同心布置的两个环状区，两个所述环状区的材质自内向外依次为碳化硅和石墨。3.根据权利要求1或2所述的退火装置，其特征在于，所述间隙的宽度为0.5
‑
1.5mm。4.根据权利要求1或2所述的退火装置，其特征在于，所述中心区的形状为圆形，所述边缘区的形状为圆环形；可选地，所述退火装置呈圆柱体，所述退火装置具有沿轴向相对设置的两端，且至少一端的端面为所述抵接面。5.一种氮化铝制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在C面衬底的单侧表面生长氮化铝薄膜，获得氮化铝复合衬底；将所述氮化铝复合衬底放置于如权利要求1
‑
4任意一项所述的退火装置中，使所述C面衬底背离所述氮化铝薄膜的一侧与所述抵接面接触，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新强，袁冶，刘上锋，李泰，康俊杰，罗巍，曹家康，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：