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公开(公告)号：CN113957541A
公开(公告)日：2022-01-21
申请号：CN202010701354.4
申请日：2020-07-20
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公布了一种用于氮化铝晶体生长的籽晶高温粘接设备及方法，包括籽晶，坩埚，氮化铝晶体生长炉，机械抛光及化学清洗设备和专用加热加压装置；对坩埚盖表面和籽晶背面进行预处理，籽晶放置在坩埚盖上；将坩埚盖在下放置到加热加压装置的样品台上；在籽晶正面预先放置表面没抛光过的牺牲晶片，对坩埚盖和籽晶进行加压操作；升温并保温；再缓慢降温并向加热室充入氮气到常压，将牺牲晶片上的压力传动装置缓慢卸载；将粘接好的籽晶和坩埚盖在氮化铝晶体生长炉中进行高温定型；由此得到粘接好的氮化铝籽晶。本发明可改善氮化铝单晶生长质量，且工序简单，有利于实现低成本的氮化铝单晶的制备。
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公开(公告)号：CN110791811A
公开(公告)日：2020-02-14
申请号：CN201911146502.4
申请日：2019-11-21
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公布了一种AlN单晶扩径生长的方法及装置，通过小籽晶利用特制热场调节部件和迭代生长技术进行同质扩径生长，能够实现小尺寸到两英寸甚至更大尺寸的外延扩径。特制热场调节部件为内凹型的具有轴对称结构的部件，采用材料为金属钨，其内部为气氛，用于营造弯曲的温场，提供径向温度梯度，使得籽晶能够实现扩径生长。采用本发明，扩径效率高；扩径迭代生长中晶体中位错密度、杂质浓度逐步下降，多次迭代生长效果叠加，可以同时实现尺寸进一步增加和晶体质量逐步提高的效果；扩径结构位于坩埚外部，不与晶体接触，有利于重复使用，降低生长成本，同时简单易制作，可应用于晶体制备的产业化。
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公开(公告)号：CN109183143A
公开(公告)日：2019-01-11
申请号：CN201811196690.7
申请日：2018-10-15
Applicant: 北京大学
Abstract: 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：CN109129833A
公开(公告)日：2019-01-04
申请号：CN201811085528.8
申请日：2018-09-18
Applicant: 北京大学
CPC classification number: B28B3/003 , C30B23/00 , C30B29/403
Abstract: 本发明公布了一种制备生长氮化铝单晶所用碳化钽坩埚及制备新方法，包括：高纯碳化钽粉、粘结剂、包套模具、液体压力介质、密闭高压容器、坩埚、车床及高温加热炉；将高纯碳化钽粉与粘结剂混合均匀后烘干，装入包套模具材料中；再装入倒满液体压力介质的密闭高压容器中进行高压压制成碳化钽坩埚模型；放入坩埚内，再放在高温加热炉里进行高温烧结；利用车床对其进行车削加工，得到合适大小的碳化钽坩埚；再经过高温加热炉高温定型，得到生长氮化铝单晶所用的碳化钽坩埚。本发明能够延长碳化钽坩埚使用寿命，提升其生长氮化铝单晶的晶体质量，增加单晶可用面积；且方法简单，可实现低成本氮化铝单晶的制备。
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公开(公告)号：CN107829134A
公开(公告)日：2018-03-23
申请号：CN201711171129.9
申请日：2017-11-22
Applicant: 北京大学
Abstract: 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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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN105551939B
公开(公告)日：2018-02-13
申请号：CN201511005652.5
申请日：2015-12-29
Applicant: 北京大学
IPC: H01L21/02 , H01L21/033
Abstract: 本发明公开了带空腔的III‑V族氮化物复合衬底的自组装制备方法。本发明在衬底上预生长III‑V族氮化物薄膜层并蒸镀金属，利用自组装的方法形成图形化结构，并采用刻蚀的方法形成沟道，再以填充介质填充，然后生长III‑V族氮化物厚膜层覆盖整个表面，最后采用腐蚀溶液去除填充介质，从而在原来被填充介质占据的位置留下空腔，形成带空腔的III‑V族氮化物复合衬底；本发明具有可控性，以实现根据不同的需要设计出空腔结构的目的；空腔在后续生长过程中充当应力释放层，同时晶体在生长过程中需跨过填充介质通过侧向外延而合并，不仅助于释放应力，同时也极大的降低了晶体的位错密度，可以较为容易的获取低应力、低缺陷密度的高质量III‑V族氮化物薄膜。
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公开(公告)号：CN105845798A
公开(公告)日：2016-08-10
申请号：CN201510023297.8
申请日：2015-01-16
Applicant: 北京大学 , 北京燕园中镓半导体工程研发中心有限公司
Abstract: 本发明公布一种无翘曲Ⅲ族氮化物复合衬底的制备方法和衬底放置装置，将双面抛光的衬底直立于衬底放置装置置于反应室内，双面同时外延生长Ⅲ族氮化物薄膜或微结构形成缓冲层，再双面同时生长厚膜Ⅲ族氮化物，并保证蓝宝石Al面一侧外延厚度稍大于O面一侧外延层厚度。衬底放置装置为多片式石墨架，包括基底、孔洞、滚轮和卡槽，实现衬底旋转，保证生长膜厚的均一性。本发明抑制了翘曲并改善了晶体质量，获得的复合衬底可作为Ⅲ族氮化物准同质外延衬底，用于制备相关光电子器件。本方法充分利用反应室空间、降低生产成本、工艺简单易控，且可选不同衬底、运用多种设备生长多种厚膜Ⅲ族氮化物衬底。
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公开(公告)号：CN113957521B
公开(公告)日：2022-12-30
申请号：CN202010701300.8
申请日：2020-07-20
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公布了一种利用易扩大拼接籽晶技术制备AlN单晶的方法及装置，包括：坩埚、AlN源粉、蓝膜、AlN专用高温粘接胶、研磨抛光设备、线切割机、耐高温夹具、单晶定向仪和PVT生长设备，首先采用自发形核的方法获得高质量AlN小单晶，再通过将AlN小单晶的正反面进行研磨抛光；得到正面光亮且无肉眼可见划痕的AlN籽晶小单元；获得侧面为a面或m面的六棱柱或长方体籽晶单元；将多个籽晶单元无缝拼接并粘接到坩埚盖上，获得大尺寸拼接籽晶；采用多段式生长的方法，得到大尺寸高质量AlN晶体。本发明在扩大AlN单晶的尺寸同时提高AlN晶体的质量，方法简单，成本低。
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公开(公告)号：CN113564713B
公开(公告)日：2022-10-21
申请号：CN202110835242.2
申请日：2021-07-23
Applicant: 北京大学
Abstract: 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：CN113957521A
公开(公告)日：2022-01-21
申请号：CN202010701300.8
申请日：2020-07-20
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公布了一种利用易扩大拼接籽晶技术制备AlN单晶的方法及装置，包括：坩埚、AlN源粉、蓝膜、AlN专用高温粘接胶、研磨抛光设备、线切割机、耐高温夹具、单晶定向仪和PVT生长设备，首先采用自发形核的方法获得高质量AlN小单晶，再通过将AlN小单晶的正反面进行研磨抛光；得到正面光亮且无肉眼可见划痕的AlN籽晶小单元；获得侧面为a面或m面的六棱柱或长方体籽晶单元；将多个籽晶单元无缝拼接并粘接到坩埚盖上，获得大尺寸拼接籽晶；采用多段式生长的方法，得到大尺寸高质量AlN晶体。本发明在扩大AlN单晶的尺寸同时提高AlN晶体的质量，方法简单，成本低。
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