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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：CN115295405B
公开(公告)日：2023-03-21
申请号：CN202211204973.8
申请日：2022-09-30
Applicant: 北京大学
IPC: H01L21/268 , H01L21/324
Abstract: 本发明公开了一种提高宽禁带半导体载流子浓度的方法，通过高温退火结合原位高强度紫外光照的方法提高宽禁带半导体材料中的载流子浓度，包括：室温下用光子通量1017~1019 cm‑2 s‑1的高强度紫外光照射宽禁带半导体材料，在保持紫外光照射的同时，让宽禁带半导体材料升温至退火温度，维持退火温度一段时间，然后降温至室温，结束紫外光照射，得到载流子浓度提高的宽禁带半导体材料。该方法操作简单，不影响宽禁带半导体材料的生长过程，保持最优的晶体质量，同时可以有效降低宽禁带半导体材料中补偿性缺陷的密度，提高载流子浓度，从而提高器件的性能和可靠性，具有很强的实用性。
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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：CN119208369A
公开(公告)日：2024-12-27
申请号：CN202411321245.4
申请日：2024-09-23
Applicant: 北京大学
IPC: H01L29/778 , H01L21/336 , H01L29/06 , H01L29/205 , H01L29/423
Abstract: 本发明公开了一种高可靠性栅控性能的增强型GaN基HEMT功率器件及制备方法，该器件包括衬底和其上的p‑GaN/Al(In,Ga)N/GaN异质结构，在栅极区域形成Tri‑Gate栅极结构，包括周期性平行排列的窄条状p‑GaN Fin岛，其长度方向平行于沟道方向，周期性排列方向垂直于沟道方向；p‑GaN Fin岛的侧壁淀积有栅介质形成MIS结构，顶部直接接触栅极金属形成欧姆接触。通过Fin岛顶部的欧姆接触实现栅极金属与p‑GaN区域电子空穴无障碍导通，使其电位不浮空，显著提升器件栅极阈值稳定性；栅宽方向形成类npn的超结结构，有效解决了栅极漏电问题，提升栅极的耐压能力，使栅压摆幅增大；顶部p‑GaN欧姆接触可以实现GIT电导调制，有效提高器件的输出电流能力，增大输出功率，推动GaN基功率电子器件的产业化进程。
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Patent Agency Ranking
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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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：CN113725068A
公开(公告)日：2021-11-30
申请号：CN202110870325.5
申请日：2021-07-30
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种降低硅基氮化镓材料中镓扩散引起的射频损耗的方法。在高阻硅衬底上进行外延生长前，通过预先进行的一炉AlN生长，对反应室中喷淋头和石墨盘等用AlN进行覆盖，从而有效阻挡了残余Ga向硅衬底中的扩散，进而降低了硅衬底和外延层界面处因Ga杂质引入的空穴造成的寄生电导，降低了硅基氮化镓射频器件的射频损耗。本发明方法能够有效抑制GaN材料在硅衬底上的外延过程中因残余Ga向硅衬底扩散带来的射频损耗，将对提高硅基氮化镓射频器件的性能发挥重要作用。
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公开(公告)号：CN113206003A
公开(公告)日：2021-08-03
申请号：CN202110370494.2
申请日：2021-04-07
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种在任意自支撑衬底上生长单晶氮化镓薄膜的方法，首先在任意自支撑衬底上沉积氮化物层，然后将单晶六方结构二维材料(如石墨烯)转移至氮化物层上，形成氮化物和六方结构二维材料复合缓冲层，然后进行AlN的成核以及GaN的外延生长，形成大面积连续GaN单晶薄膜。该方法基于氮化物和六方结构二维材料复合缓冲层，无需利用单晶同质强极性AlN或GaN衬底，也无需对二维材料表面进行破坏性处理形成悬挂键，工艺简单，可重复性好，实现了在任意自支撑衬底上生长单晶GaN薄膜，可用于制作GaN基大功率器件和柔性器件。
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公开(公告)号：CN118692895A
公开(公告)日：2024-09-24
申请号：CN202310278148.0
申请日：2023-03-21
Applicant: 北京大学
IPC: H01L21/02
Abstract: 本发明公开了一种通过图形掩膜技术制备低位错密度氮化镓外延片的方法，在硅衬底或硅基氮化镓模板或硅基氮化铝模板上引入周期分布的图形掩膜，随后在图形掩膜窗口处分三步生长氮化镓外延膜。本发明方法能够有效降低硅基氮化镓位错密度，通过在硅衬底或硅基氮化镓模板或硅基氮化铝模板上增加一层图形掩膜，使得在后续生长过程中位错可以大幅度水平弯转湮灭，相较于传统的外延方法，对于位错的湮灭更加高效，能够在更薄的厚度下把位错降低。
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