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公开(公告)号：CN115896947B
公开(公告)日：2023-05-16
申请号：CN202310044590.7
申请日：2023-01-30
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种在陶瓷衬底上生长单晶III族氮化物的方法。先在陶瓷衬底表面沉积填充材料并研磨抛光获得光滑表面，和/或，在表面形成Al‑O化合物层或二维材料层；然后依次在表面形成氮化物层和二维材料层，再生长单晶III族氮化物。通过在陶瓷衬底上沉积填充材料并研磨和抛光实现光滑的表面；在表面形成Al‑O化合物层或二维材料层以优化下一步氮化物的c轴取向；后续的氮化物层为单晶III族氮化物的生长提供极化场，保证其生长取向，并促进生长过程的成核；二维材料层为III族氮化物层的生长提供有序的六方结构，保证生长出单晶六方结构的III族氮化物。该方法实现了在陶瓷衬底上外延生长单晶III族氮化物，提高了晶体质量和散热性能，并大幅降低了成本。
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公开(公告)号：CN118401083A
公开(公告)日：2024-07-26
申请号：CN202410468481.2
申请日：2024-04-18
Applicant: 北京大学
IPC: H10N30/076 , H10N30/85 , H10N30/00 , H03H3/02 , H03H9/17
Abstract: 本发明公开了一种用于高带宽低成本滤波器的Al(Sc)N薄膜及其制备方法。选取C面SiC键合衬底，首先使用MOCVD生长N极性AlN层，然后在避免表层AlN形成含氧层的情况下，使用PVD生长N极性AlN或AlScN加厚层，获得高质量的单晶压电薄膜材料，应用于高带宽低成本滤波器。该方法使用键合衬底充分降低了衬底成本，先通过MOCVD在C面SiC键合衬底上生长AlN提供统一的极性取向和较好的晶格取向，然后通过PVD保持N极性生长，保证了整体薄膜的较好c轴取向，有效保证了压电常数d33不会因为c轴的反转带来的抵消，并由于PVD生长速度快的特点，进一步降低了成本。
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公开(公告)号：CN116575123A
公开(公告)日：2023-08-11
申请号：CN202310599840.3
申请日：2023-05-25
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种在陶瓷衬底上生长单晶III族氮化物厚膜外延层的方法，首先在陶瓷衬底表面沉积填充材料，然后研磨抛光，获得光滑表面；然后在表面形成二维材料层，并对其表面进行等离子体处理和/或原位NH3处理；最后生长单晶III族氮化物厚膜外延层。本发明不仅实现了在陶瓷衬底上外延生长单晶材料，还充分利用陶瓷衬底与III族氮化物热膨胀系数匹配的优点，实现了低热失配的高质量厚膜外延，并通过等离子体处理和/或原位NH3处理解决了二维材料表面难成核和外延层存在两种面内取向的问题。陶瓷衬底优异的热导率也为高压大电流大功率器件的应用提供了便利，基于成熟的产业链，还可以实现大尺寸、低成本的晶圆级制造。
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公开(公告)号：CN115831719A
公开(公告)日：2023-03-21
申请号：CN202310052527.8
申请日：2023-02-02
Applicant: 北京大学
IPC: H01L21/02 , C30B29/40 , C30B25/18 , C23C14/08 , C23C14/58 , C23C16/40 , C23C16/455 , C23C16/56 , C23C14/06 , C23C14/16 , C23C16/06
Abstract: 本发明公开了一种Si衬底上高质量AlN薄膜材料的制备方法，以Si(111)为衬底，先在其表面形成一层氧化铝层；然后对氧化铝层进行高温处理，形成α‑氧化铝过渡层或者AlON/α‑氧化铝复合过渡层；再在α‑氧化铝过渡层或者AlON/α‑氧化铝复合过渡层上生长高质量AlN薄膜。本发明利用α‑氧化铝的表面结构改善AlN成核层晶粒间的取向差异，以AlON为AlN成核层和α‑氧化铝层之间良好的过渡层，实现晶格常数的渐变，减少缺陷的形成。α‑氧化铝过渡层还可以平衡外延生长过程中的应力和应变，降低外延片的翘曲；有效控制螺位错密度，减小电子器件的漏电；对于射频电子器件还可以减少Al向Si(111)衬底的扩散，从而减小射频损耗。
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公开(公告)号：CN118127637A
公开(公告)日：2024-06-04
申请号：CN202410254843.8
申请日：2023-02-02
Applicant: 北京大学
IPC: C30B29/40 , H01L21/02 , C30B25/18 , C23C16/40 , C23C16/455 , C23C14/08 , C23C16/06 , C23C16/56 , C23C14/16 , C23C14/58 , C30B29/20 , C30B1/02 , C30B33/00 , C30B33/02
Abstract: 本发明提供了一种Si衬底上高质量AlN薄膜材料及其制备方法，以Si(111)为衬底，先在其表面形成一层氧化铝层；然后对氧化铝层进行高温处理，形成α‑氧化铝过渡层或者AlON/α‑氧化铝复合过渡层；再在α‑氧化铝过渡层或者AlON/α‑氧化铝复合过渡层上生长高质量AlN薄膜。本发明利用α‑氧化铝的表面结构改善AlN成核层晶粒间的取向差异，以AlON为AlN成核层和α‑氧化铝层之间良好的过渡层，实现晶格常数的渐变，减少缺陷的形成。α‑氧化铝过渡层还可以平衡外延生长过程中的应力和应变，降低外延片的翘曲；有效控制螺位错密度，减小电子器件的漏电；对于射频电子器件还可以减少Al向Si(111)衬底的扩散，从而减小射频损耗。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN117646275A
公开(公告)日：2024-03-05
申请号：CN202410126764.9
申请日：2024-01-30
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种大尺寸高热导率III族氮化物外延材料的制备方法，利用功能层和支撑层的键合衬底，先在功能层正面生长多晶金刚石，然后去掉支撑层，在功能层背面生长III族氮化物外延材料，获得多晶金刚石与III族氮化物材料的异质集成结构。III族氮化物、功能层、多晶金刚石三者之间是直接生长成键连接，确保了声子的传播，并充分利用多晶金刚石高热导率的优点提高了整个异质集成结构的热导率；III族氮化物外延材料生长在复合衬底之上，不会受到破坏，保证了其性能；通过选取不同的键合衬底表面，可以控制生长金属极性或氮极性的III族氮化物材料，满足不同领域应用需求。本发明的制备方法对尺寸没有限制，可以实现大尺寸批量化的生产。
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公开(公告)号：CN116590795A
公开(公告)日：2023-08-15
申请号：CN202310604790.3
申请日：2023-05-25
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种利用陶瓷衬底生长单晶GaN自支撑衬底的方法，首先在在陶瓷衬底表面沉积填充材料，通过研磨抛光获得光滑表面；然后在表面形成二维材料层，并进行等离子体处理和/或原位NH3处理；接着生长单晶GaN厚膜材料，最后将单晶GaN厚膜材料从陶瓷衬底上分离，形成GaN自支撑衬底。该方法充分利用了陶瓷衬底与GaN热膨胀系数匹配的优点，并利用二维材料层为GaN的生长提供有序的六方结构，通过等离子体处理和/或NH3处理解决了二维材料表面难成核和外延层存在两种面内取向的问题，实现了高质量GaN自支撑衬底的制备。基于引入的二维材料层，可采用剥离技术将单晶GaN厚膜材料从陶瓷衬底上分离下来，基于成熟的产业链还可以实现大尺寸、低成本的晶圆级制造。
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公开(公告)号：CN116314282A
公开(公告)日：2023-06-23
申请号：CN202310594594.2
申请日：2023-05-25
Applicant: 北京大学
IPC: H01L29/10 , H01L29/06 , H01L29/20 , H01L29/423 , H01L29/778 , H01L29/78 , H01L21/335 , H01L21/336
Abstract: 本发明公开了一种增强型氮化镓基电子器件及其制备方法，通过在GaN缓冲层生长完成后将栅极区域刻蚀为“V”型槽形成半极性面或非极性面，削弱GaN极化效应，并结合薄Al(In,Ga)N势垒层进一步降低残余极化效应，实现栅极区域2DEG的本征完全耗尽，且在栅极介质淀积后也达到完全没有或者极低二维电子气浓度，实现阈值电压的有效正向提升；在栅极与源极以及栅极与漏极之间的access区域为薄Al(In,Ga)N势垒层与全极性面（c面）GaN异质结构，通过钝化介质层恢复得到高浓度2DEG。本发明能够实现更高阈值电压的增强型GaN基电子器件，有效降低刻蚀带来的界面态问题，显著提升器件栅极可靠性，并能有效提高工艺重复性和成品率，推动GaN基功率电子器件的产业化进程。
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公开(公告)号：CN115896947A
公开(公告)日：2023-04-04
申请号：CN202310044590.7
申请日：2023-01-30
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种在陶瓷衬底上生长单晶III族氮化物的方法。先在陶瓷衬底表面沉积填充材料并研磨抛光获得光滑表面，和/或，在表面形成Al‑O化合物层或二维材料层；然后依次在表面形成氮化物层和二维材料层，再生长单晶III族氮化物。通过在陶瓷衬底上沉积填充材料并研磨和抛光实现光滑的表面；在表面形成Al‑O化合物层或二维材料层以优化下一步氮化物的c轴取向；后续的氮化物层为单晶III族氮化物的生长提供极化场，保证其生长取向，并促进生长过程的成核；二维材料层为III族氮化物层的生长提供有序的六方结构，保证生长出单晶六方结构的III族氮化物。该方法实现了在陶瓷衬底上外延生长单晶III族氮化物，提高了晶体质量和散热性能，并大幅降低了成本。
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公开(公告)号：CN119852167A
公开(公告)日：2025-04-18
申请号：CN202510015357.5
申请日：2025-01-06
Applicant: 北京大学
IPC: H01L21/02 , H01L23/373
Abstract: 本发明公开了一种利用Si/SiC复合衬底生长高质量III族氮化物材料的方法，属于半导体技术领域。不同于传统在Si衬底上生长SiC的方法，本发明通过键合形成Si/SiC复合衬底，可以避免因Si衬底上生长SiC而产生的界面态密度较高、失配位错等问题。在Si衬底上制备的多孔硅层提供了非完全紧耦合的键合，有助于释放键合过程中的应力，降低复合衬底翘曲。同时引入的SiC层有利于提高热导和缓冲应力，而且利用单晶α‑Al2O3上沉积PVD‑AlN质量高的优异特性提高外延氮化物的晶体质量，获得高质量的III族氮化物材料。这种能够有效控制应力和降低失配位错生长高质量III族氮化物材料的方法提高了器件的性能和可靠性。
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