[发明专利]一种氮化铝晶体生长用同质衬底制备及扩径生长方法

权利要求书

1.一种氮化铝晶体生长用同质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：利用物理气相沉积生长氮化铝晶体，并对其进行加工，制备成等距圆柱形结构元晶，其中氮化铝元晶端面为{0001}晶面族；

2)衬底制备：在洁净的籽晶托上用氮化铝专用粘结剂有序粘结元晶，依据元晶粘结规划逐顺序将直径不同的元晶均匀地粘结在籽晶托上，形成雏形衬底；再将雏形衬底进行烧结固化；然后进行晶向偏差测算，确定各元晶的晶向偏差合理后再将晶体进行epi-ready加工；

3)晶体生长：将氮化铝衬底模板与氮化铝生长料源置于同一坩埚内，先使氮化铝衬底模板处于高温位，对氮化铝衬底进行高温预处理；通过炉子的提拉结构调整衬底与料源的位置关系，实现料源处于高温位，衬底位于沉积生长位进行氮化铝晶体生长。

2.根据权利要求1所述的氮化铝晶体生长用同质衬底制备及扩径生长方法，其特征在于，步骤1)中元晶制备的方法具体为：利用物理气相沉积生长氮化铝单晶体，将氮化铝柱状晶体按垂直于(0001)晶向方向进行等距切割，制备端面为{0001}晶面组的圆柱旋转体元晶，并对各端面标记(0001)与(000-1)面；并按元晶直径的差异分为不同等级。

3.根据权利要求1所述的氮化铝晶体生长用同质衬底制备及扩径生长方法，其特征在于，步骤2)中粘结元晶的过程具体为：在结晶的籽晶托上均匀涂一层氮化铝专用粘结剂，将不同直径的元晶依据工艺的需求有序逐次地粘结在籽晶托上，形成雏形衬底；在粘结过程中，相同衬底面内的元晶晶面必须一致，同时衬底面内的元晶须在同一水平面上，晶向偏差值0～1°；以上整个操作过程在恒温条件下操作，温度为25～85℃。

4.根据权利要求1所述的氮化铝晶体生长用同质衬底制备及扩径生长方法，其特征在于，步骤2)衬底制备过程中采用紧固环对元晶组稳固，同时确保各元晶间晶向偏差在0～1°的合理范围；再将稳固好的雏形衬底置于籽晶烧制工装中，将其置于高温炉中，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；之后去除雏形料源上的紧固环，并洁净处理，再次定向，确定元晶晶向偏差在0～1゜合理范围；若晶向偏差过大，则强行进行晶向矫正，若晶向偏差过大、数量过多，则样品不合格，须重新粘结及固化；对雏形衬底epi-ready级别加工，获得氮化铝衬底模板。

5.根据权利要求1所述的氮化铝晶体生长用同质衬底制备及扩径生长方法，其特征在于，步骤3)晶体生长的过程具体为：衬底模板与生长料源置于同一生长室内，先使衬底模板处于高温位进行预处理，处理温度为2000～2600℃，时间为5～300min，炉压为10～120KPa，氮气或氩气气流速率10～500sccm；再通过调整坩埚与线圈的位置关系，实现料源处于高温位，衬底位于沉积生长位，其中氮化铝元晶组模板生长条件为1800～2260℃、炉压20～120KPa、氮气10～1000sccm。