一种蓝宝石衬底制备工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107268081A(43)申请公布日2017.10.20(21)申请号201710418780.5(22)申请日2017.06.06(71)申请人界首市七曜新能源有限公司地址236500安徽省阜阳市界首市工业园人民路北侧(72)发明人李顺利(74)专利代理机构安徽信拓律师事务所34117代理人张加宽(51)Int.Cl.C30B29/20(2006.01)C30B15/00(2006.01)C30B15/14(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种蓝宝石衬底制备工艺(57)摘要一种蓝宝石衬底制备工艺，包括加料，熔化，缩颈生长，放肩生长，等径生长，尾部生长步骤。本发明熔化时通过两次升温、降温最后再升至熔化温度以上，减少蓝宝石衬底受热时内部热应变，进而避免裂片，同时提高高温条件下的热导率(外延炉中生长外延层时，最高温度可达到1300℃)，使蓝宝石衬底自身受热更为均匀；本发明制得的蓝宝石衬底内部缺陷少，结晶质量高，适合制作大尺寸外延片，能够有效的避免裂片的发生。CN107268081ACN107268081A权利要求书1/1页1.一种蓝宝石衬底制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)加料：将经过提纯的蓝宝石原料经高温处理后用去离子水清洗，然后烘干放入长晶炉内；(2)熔化：关闭长晶炉并抽成真空后充入高纯氦气进行保压，然后打开钨丝加热器电源，加热至一次预设温度，然后降至室温，再次加热至二次预设温度，降至室温，将长晶炉抽成真空，再次将氦气充入长晶炉，加热至熔化温度以上，将蓝宝石原料熔化，得蓝宝石熔体；(3)缩颈生长：当蓝宝石熔体的温度稳定之后，将籽晶慢慢浸入蓝宝石熔体中，缩颈生长时将籽晶快速向上提升，使长出的籽晶的直径缩小；(4)放肩生长：缩颈生长完成后，降低温度与拉速，使得晶体的直径渐渐增大到所需的大小；(5)等径生长：放肩生长结束，借着拉速与温度的不断调整，使晶棒直径维持在一固定值生长；(6)尾部生长：等径生长结束，将晶棒的直径慢慢缩小，直到成一尖点而与蓝宝石熔体液面分开，长完的晶棒被升至上炉室冷却一段时间后取出。2.如权利要求1所述的一种蓝宝石衬底制备工艺，其特征在于，所述步骤(1)中高温处理控制温度在1100～1200℃。3.如权利要求1所述的一种蓝宝石衬底制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)中一次预设温度1200～1250℃。4.如权利要求1所述的一种蓝宝石衬底制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)中加热至一次预设温度后，降至室温时降温速率为50℃/min。5.如权利要求1所述的一种蓝宝石衬底制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)中二次预设温度1800～1850℃。6.如权利要求1所述的一种蓝宝石衬底制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)中加热至二次预设温度后，降至室温时降温速率为100℃/min。7.如权利要求1所述的一种蓝宝石衬底制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)中融化温度至少在2050℃以上。8.如权利要求1所述的一种蓝宝石衬底制备工艺，其特征在于，所述步骤(3)中籽晶的直径缩小至5～8mm。9.如权利要求1所述的一种蓝宝石衬底制备工艺，其特征在于，所述步骤(5)中等径生长时控制直径为二寸、四寸、六寸或八寸。10.如权利要求1所述的一种蓝宝石衬底制备工艺，其特征在于，所述步骤(5)中等径生长时晶棒直径在固定值正、负2mm之间波动。2CN107268081A说明书1/4页一种蓝宝石衬底制备工艺技术领域[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种蓝宝石衬底制备工艺。背景技术[0002]蓝宝石硬度高、熔点高、透光性好，化学性能稳定，广泛应用于机械、光学、信息等高技术领域。[0003]通常，GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术相对成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。[0004]氮化镓外延片是指在一定条件下，将氮化镓材料分子有规则排列定向生长在蓝宝石衬底上。随着氮化镓外延片由二寸向四寸、六寸以及更大尺寸方向发展，利用长晶炉生长出的蓝宝石衬底在外延炉生长过程中由于受热不均、反复经受高低温度变化，极易发生裂片，造成产品良率低。发明内容[0005]本发明为解决上述问题，提供一种缺陷少、结晶质量高的蓝宝石衬底制备工艺。[0006]本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：[0007]一种蓝宝石衬底制备工艺，包括以下步骤：[0008](1)加料：将经过提纯的蓝宝石原料经高温处理后用去离子水清洗，然后烘干放入长晶炉内；[0009](2)熔化：关闭长晶炉并