CN114197038A - 一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法 - Google Patents

一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114197038A
CN114197038A CN202111504595.0A CN202111504595A CN114197038A CN 114197038 A CN114197038 A CN 114197038A CN 202111504595 A CN202111504595 A CN 202111504595A CN 114197038 A CN114197038 A CN 114197038A
Authority
CN
China
Prior art keywords
air guide
base
guide groove
substrate
aluminum nitride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111504595.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114197038B (zh
Inventor
王再恩
王双
孙科伟
董增印
李贺
程文涛
张嵩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 46 Research Institute
Original Assignee
CETC 46 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 46 Research Institute filed Critical CETC 46 Research Institute
Priority to CN202111504595.0A priority Critical patent/CN114197038B/zh
Priority claimed from CN202111504595.0A external-priority patent/CN114197038B/zh
Publication of CN114197038A publication Critical patent/CN114197038A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114197038B publication Critical patent/CN114197038B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403AIII-nitrides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明涉及一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法。在基座的侧面中部设置一圈凸台,在基片槽的外围对称设置四个导气孔;下保护套上端的大直径圆环与基座的下部配合设置在凸台的下方,下端小圆环的内孔是进气孔,下保护套与基座之间的间隙形成下导气槽;上保护套与基座的上部配合设置在凸台的上方,上保护套与基座之间的间隙形成上导气槽,下导气槽和上导气槽的外径大于导气孔外接圆的直径,进气孔、下导气槽、导气孔和上导气槽组成完整的气路。本发明使用保护装置,在采用氢化物气相外延(HVPE)法生长氮化铝外延层的过程中充入氮气,使基片边缘和背底区域被氮气保护,防止碳化硅基片腐蚀,降低外延层中的碳、硅杂质含量。

Description

一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法
技术领域
本发明涉及氮化铝生长领域,特别涉及一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法。
背景技术
采用本装置后,可以有效保护碳化硅衬底,降低外延层中的碳、硅杂质含量,实现高紫外透过率氮化铝外延层的稳定生长。
氮化铝材料由于其特有的带隙宽度和优良的光电特性,在可见紫外波段发光二极管,高频、大功率电子器件,紫外探测器等光电子器件有着广泛的应用前景,因此也成为宽禁带半导体材料中极具吸引力的材料。然而,制约氮化物半导体的发展重要因素之一是衬底材料。目前制备高透过率的氮化铝衬底材料最常用的方法是HVPE法生长获得。在采用氢化物气相外延(HVPE)法生长氮化铝外延层时,需使用与氮化铝晶格匹配度好的碳化硅衬底做为基片,由于生长温度高于1500℃,使用的氯化氢气体和氢气载气都会对碳化硅基片造成腐蚀,并且在高温生长过程中,由于外延层与基片间热膨胀系数的差异,会导致基片边缘翘起,使碳化硅基片边缘和背底暴露在氯化铝和氢气气氛中,导致碳化硅被腐蚀,产生的碳、硅杂质进入氮化铝外延层,影响外延层的紫外透过率。所以,防止碳化硅基片被腐蚀,是HVPE法生长高紫外透过率氮化铝外延层的关键。
发明内容
针对现有技术存在问题,一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法,使用保护装置可以通过在基座上增加保护气体,使基片边缘和背底区域被氮气气氛保护,以防止碳化硅基片的腐蚀。
本发明的技术方案是:一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置,包括基座和设置在基座中心的基片槽,其特征在于:还包括下保护套和上保护套,所述基座是一个圆柱体,在基座的侧面中部设置一圈凸台,在基片槽的外围对称设置四个导气孔;所述下保护套是一个三阶梯圆环,上端的大直径圆环与基座的下部配合设置在凸台的下方,中圆环的台阶与基座的下端面贴紧,下端小圆环的内孔是进气孔,下保护套与基座之间的间隙形成下导气槽;所述上保护套是圆环形盖,与基座的上部配合设置在凸台的上方,上保护套圆环的内径与基片槽直径相同,上保护套与基座之间的间隙形成上导气槽,所述下导气槽和上导气槽的外径大于导气孔外接圆的直径,所述进气孔、下导气槽、导气孔和上导气槽组成完整的气路。
进一步,为方便使用、组装和拆卸,下保护套和上保护套均以螺纹连接方式设置在基座上。
一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置的使用方法,其特征在于:包括如下步骤:
第一步:将带保护装置的基座放进生长炉的腔内,将生长氮化铝用的碳化硅基片放置在基片槽内;
第二步:将生长炉腔内的气压抽真空至0.1mbar以下,充入氮气保护气体至500mbar;
第三步:将生长炉腔室内温度升至1500℃;
第四步:打开进气孔的截门,生长炉腔内氮气通过进气孔、下导气槽、导气孔和上导气槽进入基片槽,等待五分钟,使氮气包裹基片边缘和背底;
第五步:在生长炉腔室充入氢气、氯化氢、氯化铝和氨气,进行氮化铝外延生长三十分钟;
第六步:关闭加热系统,关闭氢气、氯化氢、氯化铝气体,自然降温至室温;
第七步:将腔体气压抽真空至0.1mbar以下,充入氮气保护气体至常压,取出外延片。
本发明的有益效果是:在基座上设置保护套的同时留出气路,使得采用氢化物气相外延(HVPE)法生长氮化铝外延层时可以充入氮气,有效保护碳化硅衬底,避免了由于碳化硅基片边缘和背底暴露在氯化铝和氢气气氛中被腐蚀而使产生的碳、硅杂质进入氮化铝外延层,降低外延层中的碳、硅杂质含量,提高了氮化铝外延层的晶体质量与紫外透过率,进而降低后续在氮化铝外延层上生长的铝镓氮材料中的缺陷,提高其光电转换效能。
附图说明
图1是本发明结构示意剖面图;
图2是本发明的俯视图;
图3是本发明使用状态示意图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示,一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置,包括基座2和设置在基座中心的基片槽4,还包括下保护套1和上保护套3,基座2是一个石墨圆柱体,在圆柱体的上端加工深度0.4mm-0.8mm的同心圆基片槽4(基片直径通常为直径2英寸、4英寸、6英寸、8英寸,基片槽4直径依照基片尺寸额外增加1mm),将基座2的上部和下部三分之一部分分别用车床车削外圆并做出外螺纹,基座2中间未加工的三分之一部分形成凸台2-1,在的基片槽4外围对称打四个通孔形成四个导气孔7(直径2-6mm);下保护套1是一个三阶梯圆环,上端的大直径圆环内设置内螺纹与基座2的下部的外螺纹配合设置在凸台2-1的下方,中圆环的台阶与基座2的下端面贴紧,下端小圆环的内孔是进气孔5,下保护套1与基座2之间的间隙形成下导气槽6(深度0.2-0.4mm,下导气槽6的圆环宽度12-30mm);上保护套3是圆环形盖,侧面设置内螺纹与基座2的上部的外螺纹配合设置在凸台2-1的上方,上保护套3圆环的内径与基片槽4直径相同,上保护套3与基座2之间的间隙形成上导气槽8(深度0.2-0.4mm,上导气槽的圆环宽度3-8mm),下导气槽6和上导气槽8的外径大于导气孔7外接圆的直径,进气孔5、下导气槽6、导气孔7和上导气槽8组成完整的气路。
一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置的使用方法,以两英寸氮化铝外延片生长为例,包括如下步骤:
第一步:将带保护装置的基座2放进生长炉10的腔内,将两英寸生长氮化铝用的碳化硅基片9放置在基片槽4内;
第二步:将生长炉10腔内的气压抽真空至0.1mbar以下,充入氮气保护气体至500mbar;
第三步:将生长炉10腔室内温度升至1500℃;
第四步:打开进气孔5的截门,生长炉10腔内氮气通过进气孔5、下导气槽6、导气孔7和上导气槽8进入基片槽4,等待五分钟,使氮气包裹基片9边缘和背底;
第五步:在生长炉10腔室内充入氢气、氯化氢、氯化铝和氨气,进行氮化铝外延生长三十分钟;
第六步:关闭加热系统,关闭氢气、氯化氢、氯化铝气体,自然降温至室温;
第七步:将腔体气压抽真空至0.1mbar以下,充入氮气保护气体至常压,取出外延片。

Claims (3)

1.一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置,包括基座(2)和设置在基座中心的基片槽(4),其特征在于:还包括下保护套(1)和上保护套(3),所述基座(2)是一个圆柱体,在基座(2)的侧面中部设置一圈凸台(2-1),在基片槽(4)的外围对称设置四个导气孔(7);所述下保护套(1)是一个三阶梯圆环,上端的大直径圆环与基座(2)的下部配合设置在凸台(2-1)的下方,中圆环的台阶与基座(2)的下端面贴紧,下端小圆环的内孔是进气孔(5),下保护套(1)与基座(2)之间的间隙形成下导气槽(6);所述上保护套(3)是圆环形盖,与基座(2)的上部配合设置在凸台(2-1)的上方,上保护套(3)圆环的内径与基片槽(4)直径相同,上保护套(3)与基座(2)之间的间隙形成上导气槽(8),所述下导气槽(6)和上导气槽(8)的外径大于导气孔(7)外接圆的直径,所述进气孔(5)、下导气槽(6)、导气孔(7)和上导气槽(8)组成完整的气路。
2.如权利要求1所述一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置,其特征在于:下保护套(1)和上保护套(3)均以螺纹连接方式设置在基座(2)上。
3.一种采用如权利要求1所述的一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置的使用方法,其特征在于:包括如下步骤:
第一步:将带保护装置的基座(2)放进生长炉(10)的腔内,将生长氮化铝用的碳化硅基片(9)放置在基片槽(4)内;
第二步:将生长炉(10)腔内的气压抽真空至0.1mbar以下,充入氮气保护气体至500mbar;
第三步:将生长炉(10)腔室内温度升至1500℃;
第四步:打开进气孔(5)的截门,生长炉(10)腔内氮气通过进气孔(5)、下导气槽(6)、导气孔(7)和上导气槽(8)进入基片槽(4),等待五分钟,使氮气包裹基片(9)边缘和背底;
第五步:在生长炉(10)腔室充入氢气、氯化氢、氯化铝和氨气,进行氮化铝外延生长三十分钟;
第六步:关闭加热系统,关闭氢气、氯化氢、氯化铝气体,自然降温至室温;
第七步:将腔体气压抽真空至0.1mbar以下,充入氮气保护气体至常压,取出外延片。
CN202111504595.0A 2021-12-10 一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法 Active CN114197038B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111504595.0A CN114197038B (zh) 2021-12-10 一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111504595.0A CN114197038B (zh) 2021-12-10 一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114197038A true CN114197038A (zh) 2022-03-18
CN114197038B CN114197038B (zh) 2024-06-07

Family

ID=

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63116735A (ja) * 1986-10-31 1988-05-21 Sumitomo Metal Ind Ltd 気相成長装置
EP0506391A1 (en) * 1991-03-26 1992-09-30 Ngk Insulators, Ltd. Corrosion-resistant member
JPH10223546A (ja) * 1997-02-10 1998-08-21 Toshiba Ceramics Co Ltd 気相成長用のサセプタ
TW465017B (en) * 1999-04-13 2001-11-21 Applied Materials Inc A corrosion-resistant protective coating for an apparatus and method for processing a substrate
JP2010083683A (ja) * 2008-09-29 2010-04-15 Kyocera Corp 単結晶体の製造方法および単結晶体の製造装置
JP2010228965A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 耐蝕性部材
JP2012117141A (ja) * 2010-12-03 2012-06-21 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 耐蝕性部材
CN104805438A (zh) * 2015-04-22 2015-07-29 中国石油天然气股份有限公司 可分解压裂球座表面耐蚀膜层及球座及球座制备方法
CN112670161A (zh) * 2020-12-23 2021-04-16 中国电子科技集团公司第五十五研究所 一种低热阻氮化镓高电子迁移率晶体管外延材料制备方法
CN112885975A (zh) * 2021-01-18 2021-06-01 京东方科技集团股份有限公司 显示基板及其制备方法以及显示装置
CN113169114A (zh) * 2018-12-06 2021-07-23 应用材料公司 处理腔室的耐腐蚀接地屏蔽件
CN113345798A (zh) * 2021-06-01 2021-09-03 中科汇通(内蒙古)投资控股有限公司 一种SiC基片外延制备GaN的方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63116735A (ja) * 1986-10-31 1988-05-21 Sumitomo Metal Ind Ltd 気相成長装置
EP0506391A1 (en) * 1991-03-26 1992-09-30 Ngk Insulators, Ltd. Corrosion-resistant member
JPH10223546A (ja) * 1997-02-10 1998-08-21 Toshiba Ceramics Co Ltd 気相成長用のサセプタ
TW465017B (en) * 1999-04-13 2001-11-21 Applied Materials Inc A corrosion-resistant protective coating for an apparatus and method for processing a substrate
JP2010083683A (ja) * 2008-09-29 2010-04-15 Kyocera Corp 単結晶体の製造方法および単結晶体の製造装置
JP2010228965A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 耐蝕性部材
JP2012117141A (ja) * 2010-12-03 2012-06-21 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 耐蝕性部材
CN104805438A (zh) * 2015-04-22 2015-07-29 中国石油天然气股份有限公司 可分解压裂球座表面耐蚀膜层及球座及球座制备方法
CN113169114A (zh) * 2018-12-06 2021-07-23 应用材料公司 处理腔室的耐腐蚀接地屏蔽件
CN112670161A (zh) * 2020-12-23 2021-04-16 中国电子科技集团公司第五十五研究所 一种低热阻氮化镓高电子迁移率晶体管外延材料制备方法
CN112885975A (zh) * 2021-01-18 2021-06-01 京东方科技集团股份有限公司 显示基板及其制备方法以及显示装置
CN113345798A (zh) * 2021-06-01 2021-09-03 中科汇通(内蒙古)投资控股有限公司 一种SiC基片外延制备GaN的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张嵩等: "GaxIn1-xP 氢化物气相外延制备工艺及性能研究进展", 半导体技术, vol. 47, no. 4, 30 April 2022 (2022-04-30), pages 266 - 273 *
程红娟等: "HVPE生长基座结构优化", 材料科学与工程学报, vol. 32, no. 4, 31 December 2014 (2014-12-31), pages 582 - 586 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111029246B (zh) 一种降低SiC外延层中三角形缺陷的方法
CN106328771B (zh) 一种在金属氮化镓复合衬底上外延无裂纹高晶体质量led外延层的方法
CN106816499B (zh) 一种发光二极管外延片的制备方法
CN102828239B (zh) 一种通过缺陷应力去除技术自分离氮化镓单晶材料制备自支撑衬底的方法
CN217641378U (zh) 一种硅基发光二极管
CN108987257B (zh) 利用卤化物气相外延法在Si衬底上生长Ga2O3薄膜的方法
EP2519982B1 (en) Epitaxial wafer, method for manufacturing the same and method for manufacturing led chip
CN113445004B (zh) 一种AlN薄膜及其制备方法和应用
CN114005729A (zh) 一种氮化物异质结材料表面原位生长SiN钝化膜的方法
CN105762061B (zh) 一种氮化物的外延生长方法
CN112885709B (zh) 一种碳化硅外延结构的制备方法及半导体设备
CN114197038B (zh) 一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法
CN114197038A (zh) 一种提高氮化铝外延层紫外透过率的保护装置及使用方法
CN105755536A (zh) 一种采用AlON缓冲层的氮化物的外延生长技术
CN112501689A (zh) 一种氮化镓pin结构的外延生长方法
CN104846438A (zh) 氮化铝铟薄膜的成长方法
CN116825620A (zh) 一种降低碳化硅外延片表面缺陷的方法
US11183385B2 (en) Method for passivating silicon carbide epitaxial layer
CN105679898A (zh) 具有翘曲调节结构层的led外延结构及其生长方法
CN113488375B (zh) 一种抑制外延边缘Crown缺陷的方法
JP2009530807A (ja) 窒化物半導体発光素子用バッファ層の形成方法及びそのバッファ層を有する窒化物半導体発光素子
CN111180311B (zh) 一种降低GaN衬底与外延层界面处Si浓度的方法
CN114108080A (zh) 石墨基板、以及石墨基板和发光二极管外延片的制造方法
CN113089091A (zh) 氮化硼模板及其制备方法
CN110854245A (zh) 医疗杀菌消毒用外延结构制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant