氮化铝（AlN）具有超宽禁带宽度（6.2 eV）、高热导率（340 W/m.K）、高击穿场强（11.7 MV/cm）、良好的紫外透过率、化学和热稳定性等优异性能，是制备高温高频及高功率电子器件以及高Al组分深紫外光电器件的理想衬底材料。物理气相传输（PVT）法是制备高质量AlN单晶最有前途的方法，但工业化批量生长大尺寸、高质量AlN单晶的工艺技术仍面临着巨大挑战，导致了当前2英寸晶圆全球供应量及其有限。
近日，第七届国际第三代半导体论坛暨第十八届中国国际半导体照明论坛（IFWS & SSLCHINA 2021）在深圳会展中心举行。期间，“氮化物半导体衬底与外延技术“分论坛上，奥趋光电技术（杭州）有限公司王琦琨 博士做了题为“PVT法生长高质量大尺寸AlN单晶的最新进展与挑战”的视频主题报告，结合AlN特性和潜在应用，介绍了生长大尺寸AlN单晶的常用策略及相应的关键设备，并阐述了生长大尺寸AlN单晶的生长不用策略的优缺点。其次，针对PVT法单晶生长工艺面临的一系列挑战。
AIN衬底的高成本主要来自晶体生长的技术难点，如杂质去除、极高温度工艺、消耗成本和尺寸放大的迭代生长运行等。奥趋光电自主开发了多代全自动AlN单晶气相沉积单晶炉、AlN单晶生长工艺过程的对流、传质、过饱和度及生长速率预测等有限元模拟仿真软件；基于相应自动化设备及模拟仿真软件，成功开发、生长出了高质量、直径60mm的Al极性AlN单晶生长热场及其配套的可重复同质外延生长固化工艺，有效解决了如生长极性控制、寄生生长、表面生长模式调控、杂质及缺陷控制和晶体开裂等一系列重大问题。
对生长出的AlN单晶经过多线切割、研磨与抛光后的晶片进行了高精度XRD、拉曼光谱、位错密度及深紫外透光性等表征分析。高精度XRD检测表明，002半高宽低至85arcsec, 102半高宽低至45arcsec，且其分布均具有较高的一致性、均匀性，表明生长的晶体具有极高的结晶质量；拉曼光谱E2（high）峰位为657.28/cm，半高宽为5.8/cm, 与标准的无应力峰位657.40/cm比较，表明生长的晶体内几乎无残余应力；采用湿法腐工艺及SEM检测手段分析其位错密度在104-105之间；采用分光光度计对其紫外透光性的检测结果表明，晶片265nm波段的紫外吸收系数低至25-35/cm, 且具有高度的均匀性和一致性。
对生长出的AlN单晶经过多线切割、研磨与抛光后的晶片进行了高精度XRD、拉曼光谱、位错密度及深紫外透光性等表征分析。高精度XRD检测表明，002半高宽低至85arcsec, 102半高宽低至45arcsec，且其分布均具有较高的一致性、均匀性，表明生长的晶体具有极高的结晶质量；拉曼光谱E2（high）峰位为657.28/cm，半高宽为5.8/cm, 与标准的无应力峰位657.40/cm比较，表明生长的晶体内几乎无残余应力；采用湿法腐工艺及SEM检测手段分析其位错密度在104-105之间；采用分光光度计对其紫外透光性的检测结果表明，晶片265nm波段的紫外吸收系数低至25-35/cm, 且具有高度的均匀性和一致性。
（内容根据现场资料整理，如有出入敬请谅解）
