高質(zhì)量氮化鋁晶體制備技術(shù)的分析.pdf

1、從半導(dǎo)體材料誕生至今，對(duì)于半導(dǎo)體器件的研究就從未停止過(guò)?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到第三代半導(dǎo)體，為了配合實(shí)施《關(guān)于汞的水俁公約》，將全面限制含汞產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用。目前急需對(duì)汞源紫外線的替代產(chǎn)品的研究，所以第三代半導(dǎo)體AlN步入研究人員的視野并迅速成為紫外線設(shè)備的熱門(mén)材料。
　　本論文在較為全面的調(diào)查研究的基礎(chǔ)上總結(jié)了現(xiàn)有的AlN生產(chǎn)技術(shù)和深紫外激光器制作的難點(diǎn)，對(duì)深紫外激光器制作中高質(zhì)量AlN晶體襯底的生長(zhǎng)進(jìn)行研究。并利用仿真軟件對(duì)AlN晶體

2、的生長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算。
　　首先，對(duì)AlN晶體PVT方式生長(zhǎng)的初步過(guò)程進(jìn)行計(jì)算。模型需要對(duì)現(xiàn)今制備中常用的Al極性AlN晶體(0001)表面進(jìn)行建模，討論在PVT生長(zhǎng)過(guò)程中，AlN蒸汽在表面上方的擴(kuò)散以及表面結(jié)合?；诘谝恍栽淼挠?jì)算，建立了AlN晶體(0001)表面上單一空位缺陷造成的單原子凸起的生長(zhǎng)模型，分別模擬了不同的凸起原子對(duì)AlN蒸汽中的不同組分的結(jié)合以及擴(kuò)散情況。并找到了AlN晶體生長(zhǎng)中可能存在的最初生長(zhǎng)過(guò)程。
　　隨

3、后，對(duì)宏觀的AlN晶體進(jìn)行討論。在AlN晶體生長(zhǎng)過(guò)程中最重要的就是生長(zhǎng)過(guò)程和降溫過(guò)程。首先對(duì)坩堝進(jìn)行了建模，獲得了可靠的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)。其次，在以該溫度場(chǎng)為前提的情況下對(duì)AlN晶體的降溫進(jìn)行模擬，獲取了AlN晶體的內(nèi)部溫度分布，可以獲得晶體內(nèi)部不同區(qū)域的溫度梯度。在這之后，對(duì)降低溫度梯度的方式進(jìn)行了仿真。逐漸形成了以SiC為過(guò)渡層的多層晶體生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。對(duì)得到的AlN-SiC晶體生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度場(chǎng)的仿真，從整體的溫度分布和中心線溫度分布兩個(gè)方面

4、進(jìn)行了模擬，得到了不同參數(shù)條件下的溫度梯度，并以此為依據(jù)獲得了晶體內(nèi)部的應(yīng)力水平。這種多層晶體生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)有效的解決了AlN晶體在降溫過(guò)程中應(yīng)力水平過(guò)大的問(wèn)題。
　　為了配合在宏觀AlN晶體中的研究，根據(jù)在降溫過(guò)程中設(shè)計(jì)的AlN-SiC多層結(jié)構(gòu)對(duì)現(xiàn)有的PVT生長(zhǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。以尋求一個(gè)能在PVT的生長(zhǎng)過(guò)程中完成多種材料多層結(jié)構(gòu)制備的設(shè)備。通過(guò)閱讀一些文獻(xiàn)，得出了采用生長(zhǎng)條件控制的方式實(shí)現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)。在新坩堝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成之后，