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公开(公告)号：CN115074824B
公开(公告)日：2023-04-28
申请号：CN202210851067.0
申请日：2022-07-20
申请人： 北京大学
摘要： 本发明公开了一种利用边缘金属掩膜技术制备氮化镓单晶衬底的方法。本发明采用在复合外延基板上制备金属掩膜环，限域外延生长GaN单晶牺牲层，再通过原位温差梯度法，利用单晶石墨烯的层间解耦分离得到自支撑的GaN单晶牺牲层，然后扩径外延得到GaN单晶厚膜，最后化学机械法修整GaN单晶厚膜，得到无应力的自支撑GaN单晶衬底；金属掩膜环与氢化物气相外延法氮化镓单晶制备工艺兼容性良好，对氮源分解反应具有高效催化作用，禁止GaN单晶厚膜的边缘生长的同时提高GaN单晶衬底的晶体质量并增大曲率半径；GaN单晶牺牲层与复合外延基板利用单晶石墨烯的层间解耦分离，最终得到的自支撑GaN单晶衬底中无失配应力积聚与缩径问题。
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公开(公告)号：CN113564713A
公开(公告)日：2021-10-29
申请号：CN202110835242.2
申请日：2021-07-23
申请人： 北京大学
摘要： 本发明专利公开了一种用于AlN单晶生长扩径的PVT装置,属于晶体生长技术领域。该装置包括一坩埚，为生长提供腔室，坩埚放置到炉体并封闭炉体，抽真空和充高纯氮气，坩埚盖上表面边缘承载两段式气氛空腔结构，同时坩埚盖下表面固定籽晶托和籽晶，两段式气氛空腔结构将坩埚盖上表面边缘的传热方式转变，从而利用气氛较低的热导率增大坩埚盖边缘处的温度梯度，使籽晶处的径向温梯增大至适合其侧向扩径生长。本发明可以实现AlN单晶的高效扩径，获得高质量的AlN籽晶或衬底。
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公开(公告)号：CN109585269B
公开(公告)日：2020-06-26
申请号：CN201811330967.0
申请日：2018-11-09
申请人： 北京大学
摘要： 本发明公开了一种利用二维晶体过渡层制备半导体单晶衬底的方法。本发明通过在半导体单晶厚膜结构与异质衬底之间引入二维晶体过渡层，利用原子层间分子力结合弱、易于破坏分离的特点，采用剥离方法实现半导体单晶厚膜结构与异质衬底的分离，得到大尺寸、高质量的自支撑半导体单晶衬底；能够根据二维晶体的厚度自主选择自剥离或机械剥离的方式，增加剥离工艺可控性，不会对半导体单晶厚膜结构造成损伤，成品率高，可重复性好；通过二维晶体层间弱分子力键合，部分释放异质衬底和半导体单晶厚膜结构间的失配应力，避免生长及降温时开裂；异质衬底可重复使用，工艺稳定，成本低廉；设备简单，易操作，适合产业化生产。
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公开(公告)号：CN109183143B
公开(公告)日：2020-06-26
申请号：CN201811196690.7
申请日：2018-10-15
申请人： 北京大学
摘要： 本发明公布了一种利用还原气体提高AlN单晶纯度的方法，采用轻掺活性气氛技术，以在高温下具有较强还原性的活性气体作为气氛；在物理气相输运中的粉体提纯和单晶生长阶段，分步通入微量的活性气体进行轻掺；在升温粉体提纯阶段和高温单晶生长阶段，活性气体在高温下与杂质元素发生还原反应，从而去除杂质元素，生长得到高纯度AlN晶体。采用本发明技术方案，减少了时间和成本，使得AlN单晶中杂质含量明显下降，从而提高AlN衬底的光学质量，扩展AlN晶体应用。
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公开(公告)号：CN107829134B
公开(公告)日：2020-06-26
申请号：CN201711171129.9
申请日：2017-11-22
申请人： 北京大学
摘要： 本发明公布了一种无需籽晶粘接技术的氮化铝单晶生长装置及工艺，涉及半导体制造技术。生长装置包括：加热系统、红外测温系统、籽晶、生长坩埚、坩埚隔板和双层嵌套式坩埚；加热系统置于最外侧；坩埚底部与顶部具有温度差；坩埚置于保温材料内；在坩埚的底部放置籽晶；双层嵌套式坩埚竖直放置在坩埚隔板的上侧，包括内层坩埚和外层坩埚；内外层坩埚的壁的高度保持相同；内外层坩埚的侧壁之间填充高纯氮化铝粉。本发明可减小氮化铝单晶杂质元素的掺入，提高其晶体质量，增加单晶可用面积，同时简单易用，有利于实现低成本的氮化铝单晶的制备，能够避免使用粘接籽晶技术从而影响氮化铝单晶生长。
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公开(公告)号：CN106148912A
公开(公告)日：2016-11-23
申请号：CN201510134948.0
申请日：2015-03-26
申请人： 北京大学
摘要： 本发明公布了一种用于生长电子器件的复合反应室外延设备，包括物理沉积反应腔室和化学沉积反应腔室；两个反应腔室均设有源材料输送管道及冷却水管道、盖板、控制器和样品托盘，并通过中转室进行相互连接，用于传输样品。本发明充分利用物理和化学沉积优点，利用物理反应室沉积异质外延所需的缓冲层和过渡层，利用中转室传输到化学反应室沉积器件结构。复合反应室外延设备既可实现从物理沉积反应腔室到化学沉积反应腔室的沉积，也可实现先化学沉积再物理沉积。本发明可解决现有技术中金属有机气相沉积设备生长缓冲层晶体质量较差，位错密度较高的问题，有利于器件的产业化和实用化。
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公开(公告)号：CN104637788A
公开(公告)日：2015-05-20
申请号：CN201510050075.5
申请日：2015-01-30
申请人： 北京大学
CPC分类号： H01L21/02 , H01L21/0254 , H01L21/027 , H01L29/06
摘要： 本发明公开了一种III族氮化物微观图形结构的选区生长方法及结构。本发明采用了碳纳米管阵列作为微米/纳米复合尺寸掩膜，既有捆簇内纳米级生长窗口，也有捆簇间微米级生长窗口，二者相间排列，利用微米级生长窗口和纳米级生长窗口内III族氮化物的生长速率的显著差异，可以在上述微米/纳米复合尺寸掩膜上制得两种形状相同而尺寸不同的微观图形结构相间排列的III族氮化物双尺寸微观图形结构。本发明采用碳纳米管掩膜，可充分发挥纳米异质外延的优点，提高微观图形结构材料的晶体质量、减少残余应力；由于碳纳米管具有热导率高、电导率高等特点，有利于后续制得的微电子、光电子器件的散热及电学性质的提升。
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公开(公告)号：CN103578935A
公开(公告)日：2014-02-12
申请号：CN201310586058.4
申请日：2013-11-20
申请人： 北京大学
IPC分类号： H01L21/20 , H01L21/205
摘要： 本发明公开了一种生长高质量全组分可调三元半导体合金的方法。本发明的生长高质量全组分可调三元半导体合金的方法根据三元半导体合金的各原子的组分确定最佳生长温度以及各原子的原子束流，从而控制三元半导体合金的生长，得到了晶体质量良好、表面平整的全组分三元半导体合金，具有低的背景电子浓度和高的电子迁移率，室温下具有强烈的带边发光。本发明快速确定任意组分三元半导体合金的最佳生长条件，从而实现全组分生长；确保采用最高的生长温度生长，并且富金属生长条件形成表面活性剂，增强原子迁移能力；生长温度和相应的原子束流条件准确控制三元半导体合金的组分。
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公开(公告)号：CN102226985A
公开(公告)日：2011-10-26
申请号：CN201110117435.0
申请日：2011-05-08
申请人： 北京大学
摘要： 本发明提供了一种GaN衬底的制备方法，属于光电子器件的制备领域。本发明区别于现有技术的核心是：在衬底(如Si，蓝宝石，SiC等)外延生长表面上形成一过渡层，该过渡层为含有碳纳米管的InN、高In组分InGaN材料或GaAs等材料层，随后再生长厚膜GaN，获得厚膜GaN衬底或经过去除衬底工艺或自分离工艺得到自支撑GaN衬底。本发明制备方法简单、工艺条件易控制、价格低廉，可以选择不同的衬底，还可支持多种衬底分离技术。
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公开(公告)号：CN101962803A
公开(公告)日：2011-02-02
申请号：CN201010526918.1
申请日：2010-10-30
申请人： 北京大学
摘要： 本发明公开一种高质量单晶厚膜材料的异质外延生长方法。该方法包括如下步骤：对衬底进行预处理；第一阶段，实现应力有效释放的渐变调制——工艺参数从高质量生长条件渐变到应力释放生长条件；第二阶段，实现外延材料质量提高的渐变调制——工艺参数从应力释放条件渐变到高质量生长条件；以周期调制的方式连续重复第一阶段和第二阶段；生长材料达到预定厚度时停止生长；以及将材料的生长效果作为反馈，调整质量调制幅度参数，确定下次材料的生长条件。本发明解决了材料异质外延的两个主要问题，兼顾了材料质量的提高和应力的有效释放，并引入了控制参数质量调制幅度，实现对质量和应力的有效控制，能够良好地实现高质量单晶厚膜材料的异质外延。
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