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公开(公告)号：CN115161767B
公开(公告)日：2023-07-07
申请号：CN202210878345.1
申请日：2022-07-25
Applicant: 北京科技大学
Abstract: 一种(100)/(111)取向复合的高性能金刚石半导体的制备方法，属于金刚石半导体材料领域。工艺步骤为：a.筛选位错密度大于106/cm2的(100)金刚石晶种；b.利用等离子体刻蚀，使位错露头；c.通过生长工艺控制，实现高密度多晶点的形成；d.表面精密抛光，形成(100)和(111)取向复合的金刚石材料；e.通过掺杂外延生长或者氢化处理，实现(100)和(111)取向的差异化导电，形成载流子迁移率和载流子密度综合提升的金刚石半导体。本发明利用(100)单晶金刚石衬底的位错缺陷，并调控微波等离子体化学气相沉积技术生长工艺，使得形核生长成具有(111)择优取向的多晶金刚石，从而形成(100)与(111)取向复合的金刚石材料，对材料与工艺要求简单，具有工艺的普适性。
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公开(公告)号：CN115261982B
公开(公告)日：2024-01-26
申请号：CN202210917780.0
申请日：2022-08-01
Applicant: 北京科技大学
Abstract: 一种基于侧面键合拼接生长大尺寸单晶金刚石的方法，属于金刚石半导体生长领域。通过侧面键合，对单晶金刚石籽晶进行拼接处理，形成马赛克拼接衬底，并在衬底上外延生长CVD金刚石，工艺步骤为：a.对单晶金刚石侧面进行抛光，以获得光滑的垂直侧面；b.对金刚石籽晶侧面进行Ar+离子束轰击，以去除侧面吸附的气体和天然氧化物；c.在籽晶侧面镀键合金属膜；d.将镀完膜后的籽晶或未镀膜但已经过Ar+处理的籽晶迅速进行键合，并压紧；e.对拼接衬底在同一个抛光工件上进行抛光处理；f.抛光后的衬底转移至微波等离子体化学气相沉积装置的腔室中，进行金刚石的外延生长。本发明籽晶结合紧密，可操作性强，衬底抛光后高度差小，表面状态相近利于大面积生长。
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公开(公告)号：CN117059475A
公开(公告)日：2023-11-14
申请号：CN202310918763.3
申请日：2023-07-25
Applicant: 北京科技大学 , 河南飞孟金刚石股份有限公司
Abstract: 本发明公开了一种硅终端金刚石半导体的制备方法，属于金刚石半导体材料制备领域，在制备高质量电子级单晶金刚石的基础上，以SiO2及硅粉为磨料对金刚石进行化学机械抛光(CMP)，从而形成硅终端金刚石半导体。工艺步骤为：a.制备氮杂质含量≦10ppb高质量电子级单晶金刚石；b.表面精密抛光，采用机械抛光使得金刚石表面粗糙度≦1nm；c.以SiO2作为磨料进行化学机械抛光，消除机械损伤并获得原子尺度表面；d.纳米级硅粉的掺入，使得金刚石表面形成C‑Si键；e.酸洗去除金刚石表面多余硅原子后清洗样品。本发明利用化学机械抛光能够改变金刚石表面原子键合，形成硅终端金刚石，使其成为具有导电性质的半导体。工艺相对简单，可操作性强。
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公开(公告)号：CN115261982A
公开(公告)日：2022-11-01
申请号：CN202210917780.0
申请日：2022-08-01
Applicant: 北京科技大学
Abstract: 一种基于侧面键合拼接生长大尺寸单晶金刚石的方法，属于金刚石半导体生长领域。通过侧面键合，对单晶金刚石籽晶进行拼接处理，形成马赛克拼接衬底，并在衬底上外延生长CVD金刚石，工艺步骤为：a.对单晶金刚石侧面进行抛光，以获得光滑的垂直侧面；b.对金刚石籽晶侧面进行Ar+离子束轰击，以去除侧面吸附的气体和天然氧化物；c.在籽晶侧面镀键合金属膜；d.将镀完膜后的籽晶或未镀膜但已经过Ar+处理的籽晶迅速进行键合，并压紧；e.对拼接衬底在同一个抛光工件上进行抛光处理；f.抛光后的衬底转移至微波等离子体化学气相沉积装置的腔室中，进行金刚石的外延生长。本发明籽晶结合紧密，可操作性强，衬底抛光后高度差小，表面状态相近利于大面积生长。
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公开(公告)号：CN115573032A
公开(公告)日：2023-01-06
申请号：CN202211272732.7
申请日：2022-10-18
Applicant: 北京科技大学
Abstract: 一种组装式合成大尺寸单晶金刚石的方法，属于人工金刚石领域。包括以下步骤：a.组装块生长：对同一籽晶进行相同的预处理，在同一衬底上进行取向相同的单晶金刚石外延生长，获得质量与取向一致的金刚石组装块；b.组装块加工：对金刚石组装块表面进行精密抛光，以获得原子尺度表面状态的金刚石组装块；c.表面活化：对金刚石组装块(生长层)进行表面活化处理，获得表面的高密度羟基；d.组装键合：金刚石组装块取向一致的利用侧面贴合在一起，置于键合机中，施加压力，并升至设定温度保温一段时间后在N2保护中退火，将金刚石组装块利用表面终端化键合在一起以合成大尺寸单晶金刚石。本发明组装块是由高质量高温高压金刚石复制而来，晶体质量好。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN115161767A
公开(公告)日：2022-10-11
申请号：CN202210878345.1
申请日：2022-07-25
Applicant: 北京科技大学
Abstract: 一种(100)/(111)取向复合的高性能金刚石半导体的制备方法，属于金刚石半导体材料领域。工艺步骤为：a.筛选位错密度大于106/cm2的(100)金刚石晶种；b.利用等离子体刻蚀，使位错露头；c.通过生长工艺控制，实现高密度多晶点的形成；d.表面精密抛光，形成(100)和(111)取向复合的金刚石材料；e.通过掺杂外延生长或者氢化处理，实现(100)和(111)取向的差异化导电，形成载流子迁移率和载流子密度综合提升的金刚石半导体。本发明利用(100)单晶金刚石衬底的位错缺陷，并调控微波等离子体化学气相沉积技术生长工艺，使得形核生长成具有(111)择优取向的多晶金刚石，从而形成(100)与(111)取向复合的金刚石材料，对材料与工艺要求简单，具有工艺的普适性。
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公开(公告)号：CN117779001B
公开(公告)日：2024-08-20
申请号：CN202410077617.7
申请日：2024-01-18
Applicant: 北京科技大学
IPC: C23C16/56 , B23K26/352 , C23C16/27
Abstract: 本发明提供了一种通过多重激光快速平整金刚石膜的方法，属于金刚石加工技术领域，具体包括：步骤1、CVD金刚石膜沉积；步骤2、纳秒激光诱导形成石墨启动层；步骤3、高能激光初步研磨；步骤4、高能激光精细研磨；步骤5、清洗。本发明方法在极大提高加工效率的同时保证了加工质量，对于光学级及热学级CVD金刚石均有适用性，通过激光引入石墨启动层解决了目前金刚石膜难以用近红外激光加工的问题。
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公开(公告)号：CN115573032B
公开(公告)日：2024-06-21
申请号：CN202211272732.7
申请日：2022-10-18
Applicant: 北京科技大学
Abstract: 一种组装式合成大尺寸单晶金刚石的方法，属于人工金刚石领域。包括以下步骤：a.组装块生长：对同一籽晶进行相同的预处理，在同一衬底上进行取向相同的单晶金刚石外延生长，获得质量与取向一致的金刚石组装块；b.组装块加工：对金刚石组装块表面进行精密抛光，以获得原子尺度表面状态的金刚石组装块；c.表面活化：对金刚石组装块(生长层)进行表面活化处理，获得表面的高密度羟基；d.组装键合：金刚石组装块取向一致的利用侧面贴合在一起，置于键合机中，施加压力，并升至设定温度保温一段时间后在N2保护中退火，将金刚石组装块利用表面终端化键合在一起以合成大尺寸单晶金刚石。本发明组装块是由高质量高温高压金刚石复制而来，晶体质量好。
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公开(公告)号：CN117779001A
公开(公告)日：2024-03-29
申请号：CN202410077617.7
申请日：2024-01-18
Applicant: 北京科技大学
IPC: C23C16/56 , B23K26/352 , C23C16/27
Abstract: 本发明提供了一种通过多重激光快速平整金刚石膜的方法，属于金刚石加工技术领域，具体包括：步骤1、CVD金刚石膜沉积；步骤2、纳秒激光诱导形成石墨启动层；步骤3、高能激光初步研磨；步骤4、高能激光精细研磨；步骤5、清洗。本发明方法在极大提高加工效率的同时保证了加工质量，对于光学级及热学级CVD金刚石均有适用性，通过激光引入石墨启动层解决了目前金刚石膜难以用近红外激光加工的问题。
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公开(公告)号：CN117238757A
公开(公告)日：2023-12-15
申请号：CN202311194564.9
申请日：2023-09-15
Applicant: 北京科技大学 , 河南飞孟金刚石股份有限公司
IPC: H01L21/04
Abstract: 一种金刚石逻辑集成器件的制备方法，属于半导体电子器件制备领域。工艺步骤如下：a.未掺杂金刚石衬底的处理和生长；b.外延生长的未掺杂金刚石层抛光、酸洗和超声清洗，臭氧紫外光辐照形成氧终端金刚石表面；c.光刻，Ti/Au掩膜沉积，抽真空，降室温沉积Si膜；d.原位真空高温退火，电感耦合等离子体‑反应离子刻蚀；e.Ti/Au掩膜剥离、清洗并进行金刚石表面氢化；f.光刻，源漏极沉积并用氧等离子体进行器件隔离；g.沉积栅极氧化物，完成金刚石逻辑集成器件制备。本发明通过高质量单晶金刚石生长、光刻掩膜处理、硅膜沉积、电感离子耦合刻蚀、金刚石氢化等技术，高效便捷、极大保持了金刚石界面的沟道性能，实现了金刚石逻辑集成器件的制备。
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