一种用于AlN晶体生长的籽晶，它涉及一种用于AlN晶体生长的材料。它要解决现有采用自发成核难以获得大尺寸AlN晶体，采用异质籽晶方法生长出的AlN晶体杂质含量高的问题。用于AlN晶体生长的籽晶为经过退火工艺处理后的AlN陶瓷片。用于AlN晶体生长的籽晶还可以为经过退火工艺处理后再进行抛光处理的AlN陶瓷片，或者在抛光后的陶瓷片表面镀上AlN薄膜，以得到用于AlN晶体生长的籽晶。采用本发明专利技术用于AlN晶体生长的籽晶生长出的AlN晶体尺寸较大，杂质含量少。本发明专利技术主要应用于半导体器件中AlN晶体的生长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于AlN晶体生长的材料。
技术介绍
AlN晶体是一种重要的宽禁带(6. 2eV)半导体材料，具有高热导率(3. 2W · CnT1 · Γ1)、高电阻率(1013 1015Ω · m)和高表面声速(560(T6000m/s)等优异的物理性质，被广泛应用于激光器、大功率电子器件、光电子器件和表面声波器件等半导体器件中。目前，物理气相传输(Physical Vapor Transport, PVT)法被公认为是制备大尺寸AlN晶体的有效途径之一。在PVT法自发成核生长AlN晶体的过程中，晶体生长初期的成核阶段是最重要的生长阶段，但是此阶段难以控制，表现为自发成核的均匀度、成核大小和成核取向等受生长条件的影响较大，直接影响着后期AlN晶体生长的质量。除了生长工艺参数对AlN晶体自发成核有重要的影响之外，衬底材料的不同对晶体的自发成核质量也有着一定的影响，理想的衬底材料应当是与AlN的晶格常数(纤锌矿结构: =3.110 A,r=4.978 Α)、热膨胀系数(热膨胀系数α =4. 15 X 10_6/Κ，α。=5. 27 X 10_6/Κ)和热导率(K =3. 2W · cnT1 · Γ1)较接近的材料。米用PVT法生长AlN晶体时，杆晶的使用将有助于获得大尺寸闻质量的AlN晶体，在这个过程中，最理想的籽晶材料无疑是AlN单晶本身。然而，目前国内外相关研究机构对AlN单晶生长的研究尚处于实验室探索阶段，全世界只有美国Crystal IS公司和俄罗斯N-Crystals公司等少数机构可以在实验室中制备出厘米量级的AlN单晶。采用自发成核与异质籽晶生长AlN晶体，并通过连续生长的方式，仍然是获得较大尺寸AlN晶体的有效手段。目前，用于自发成核生长AlN晶体的常用衬底主要有Ta、TaC、W和WC等，然而这些衬底材料与AlN晶体之间都存在着较大的晶格失配和热失配，导致初期成核不理想，在后期的连续生长中难以获得较大的AlN单晶。用于AlN晶体生长的常用异质籽晶主要有SiC籽晶和AlN/SiC复合籽晶，但各自还都存在着下列问题1、如P. Lu等在《晶体生长》(J. Cryst. Growth)的2007年第300卷第2期第336-342页公开的《SiC籽晶上通过升华法生长AlN的形核》(Nucleation ofAIN on SiC substratesby seeded sublimation growth)一文中公开了以SiC籽晶生长AlN晶体的方法，由于SiC晶体与AlN晶体之间存在着较大的晶格失配和热失配，生长出的AlN晶体中存在着大量裂纹，得到的AlN晶体尺寸较小；同时如M. Bickermann等在《晶体生长》(J. Cryst. Growth)的2012年第339卷第I期第13-21页公开的《SiC籽晶上大尺寸AlN晶体的生长化学分析与晶体性质》(Growth ofAIN bulk crystals on SiC seeds:Chemical analysis andcrystal properties)公开了在AlN晶体生长的过程中，SiC籽晶还会发生分解,分解产生的S1、C元素将会污染AlN晶体，这两点严重地影响着生长出的AlN晶体的质量。2、AlN/SiC复合籽晶被证明可以制备出大尺寸AlN晶体，制备方法见S. B. Zuo等在《晶体研究与技术》(J. Cryst. Res. Technol.)的2012年第47卷第2期第139-144页公开的《M0CVD法制备AlN缓冲层的6H-SiC(0001)籽晶上AlN单晶的生长》(Growh ofAINsingle crystals on6H-SiC (0001) substrates with AlN MOCVD buffer layer),但此种方法在AlN晶体的生长过程中，AlN/SiC复合籽晶仍然存在着高温分解的问题，严重影响AlN晶体的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有采用自发成核难以获得大尺寸AlN晶体，采用异质籽晶方法生长出的AlN晶体存在杂质含量高的问题，而提供一种用于AlN晶体生长的籽晶。本专利技术用于AlN晶体生长的籽晶为经过退火工艺处理后的AlN陶瓷片，AlN陶瓷片的直径为广4英寸，厚度为O. 3 5mm，表面粗糙度Ra ( 15nm。其中所述的退火工艺处理的具体步骤如下 一、将AlN陶瓷片放入强酸或强碱中加热腐蚀后，用酒精或者丙酮清洗AlN陶瓷片的表面，再用氮气吹干，得到清洗后的AlN陶瓷片；二、将步骤一得到清洗后的AlN陶瓷片放到TaC片上并装入TaC坩埚中，把TaC坩埚放入高温退火设备中，抽真空至5 X 10_4 6 X IO-4Pa,通入O. 6^1atm的氮气或氩气，然后以10 15°C /min的升温速率加热到40(T60(TC，保温O. 5 I小时后以5 10。。/min的升温速率加热到180(T2100°C，保温3 8小时，再以小于5°C /min的速率降温到室温，得到用于AlN晶体生长的杆晶；其中步骤一所述的放入强酸中加热腐蚀是将质量浓度为60% 75%的HNO3加热到3(T50°C，放入AlN陶瓷片腐蚀l(T30min ；步骤一所述的放入强碱中加热腐蚀是将KOH或NaOH粉末加热至熔融，放入AlN陶瓷片腐蚀5 15min。用于AlN晶体生长的籽晶为经过退火工艺处理后再进行抛光处理的AlN陶瓷片，AlN陶瓷片的直径为I 4英寸，厚度为O. 3 5mm，表面粗糙度Ra ( 6nm。其中所述退火工艺处理后再进行抛光处理的具体步骤如下一、将AlN陶瓷片放入强酸或强碱中加热腐蚀后，用酒精或者丙酮清洗AlN陶瓷片的表面，再用氮气吹干，得到清洗后的AlN陶瓷片；二、将清洗后的AlN陶瓷片放到TaC片上后装入TaC坩埚中，把TaC坩埚放入高温退火设备中，抽真空至5 X Kr4 6 X l(T4Pa，通入O. 6 Iatm的氮气或氩气，然后以10 15°C /min的升温速率加热到40(T600°C，保温O. 5^1小时后以5 10°C /min的升温速率加热到180(T2100°C，保温3 8小时，再以小于5°C /min的速率降温到室温，得到退火后的AlN陶瓷片;三、把步骤二得到退火后的AlN陶瓷片放入抛光研磨机上，在抛光转速为50 70r/min的条件下抛光至AlN陶瓷片表面粗糙度Ra ( 6nm,得到用于AlN晶体生长的籽晶；其中步骤一所述的放入强酸中加热腐蚀是将质量浓度为60% 75%的HNO3加热到3(T50°C，放入AlN陶瓷片腐蚀l(T30min ； 步骤一所述的放入强碱中加热腐蚀是将KOH或NaOH粉末加热至熔融，放入AlN陶瓷片腐蚀5 15min。用于AlN晶体生长的籽晶还可以为经过退火工艺后并进行抛光处理，然后再进行镀膜处理的AlN陶瓷片；镀膜处理是在AlN陶瓷片上镀制厚度为O. 5^2 μ m的AlN薄膜，AlN陶瓷片的直径为广4英寸，厚度为O. 3 5mm，表面粗糙度Ra ( 6nm。其中所述的经过退火工艺后并进行抛光处理，然后再进行镀膜处理的具体步骤如下一、将AlN陶瓷片放入强酸或强碱中加热腐蚀后，用酒精或者丙酮清洗AlN陶瓷片的表面，再用氮气吹干，得到清洗后的AlN陶本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于AlN晶体生长的籽晶，其特征在于用于AlN晶体生长的籽晶为经过退火工艺处理后的AlN陶瓷片，AlN陶瓷片的直径为1~4英寸，厚度为0.3~5mm，表面粗糙度Ra≤15nm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩杰才，宋波，金雷，张化宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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