[发明专利]包括金刚石层的器件

说明书

背景技术

绝缘体上硅(Si)(SOI)是一种标准的硅基器件平台，包括可为诸如SiO₂的氧化物(即掩埋氧化物(BOX)层)的绝缘体层。然而，SiO₂具有极差的热导率(大约1.3W/m/℃)，妨碍了有效的散热并造成器件发热和性能和/或可靠性下降。

附图说明

图1是根据示例的包括金刚石层的器件的截面侧视图。

图2是根据示例的包括多个部件、中间材料层和金刚石层的器件的截面侧视图。

图3是根据示例的包括金刚石层和不对称器件层的器件的截面侧视图。

图4是根据示例的包括金刚石层和不对称器件层的器件的截面侧视图。

图5A是根据示例的包括绝缘图案化结构和金刚石层的器件的截面侧视图。

图5B是根据示例的包括绝缘图案化结构和金刚石层的器件的截面侧视图。

图5C是根据示例的包括绝缘图案化结构和金刚石层的器件的截面侧视图。

图5D是根据示例的包括绝缘图案化结构和金刚石层的器件的截面侧视图。

图6A是根据示例的包括金刚石层的器件的截面侧视图。

图6B是根据示例的包括金刚石层的器件的截面侧视图。

图7A-7J是根据示例的包括金刚石层的器件的制造方法的截面侧视图。

现在将结合附图描述当前的示例。在附图中，相同的附图标记可以指代相同或功能类似的元件。

具体实施方式

器件平台可包括金刚石层以增强性能。金刚石上硅(SOD)或其它金刚石上半导体(例如砷化镓(GaAs))器件平台，可被用于电子和光子器件，例如高端微处理器、用于光学互连的激光光源和其它器件。例如，金刚石层可提供极佳的散热能力，且可提供热导率以将热从器件层传出。

图1是根据示例的包括金刚石层104的器件100的截面侧视图。金刚石层104联接至衬底层102和器件层106。器件层106可为诸如硅(Si)的半导体，且可使用Smart Cut^TM或其它技术从诸如裸Si衬底或SOI衬底的半导体晶圆获得。衬底层102可以作为处理衬底(handle substrate)而获得。金刚石层104可被抛光以将衬底层102联接至金刚石层104。在示例中，衬底层102可被直接晶圆接合至金刚石层104。

器件层106可为诸如Si、砷化镓(GaAs)等的半导体，包括用于提供高折射率的波导器件的材料。器件层106可从诸如裸Si衬底或SOI衬底的半导体晶圆获得。器件层106可使用Smart Cut^TM或其它技术来获得，包括抛光去除或以其它方式去除源晶圆的部分。

器件层106可包括图案化结构108。例如，图案化结构108可包括器件电路、波导和/或其它结构。图案化结构108的至少一部分可向下延伸至金刚石层104中。图案化结构108可通过图案化/蚀刻器件层106的下侧面而形成。在示例中，图案化结构108可为诸如波导的光学器件和/或诸如器件电路的电子器件。图案化结构108可包括其它特征，包括绝缘体上硅(SOI)封装的部分和/或沉积的金属层，因为图案化结构108不限于空白硅，并且可包括不同的区域和不同的结构。

金刚石层104可与器件层106的图案化结构108相合。在示例中，金刚石可使用化学气相沉积(CVD)或其它工艺空白地沉积在图案化结构108上，由此使金刚石层104与图案化结构108的各种表面相合。相合的金刚石层104可填满器件层106的图案化结构108的整个形貌，包括图案化结构108的侧壁。

金刚石层104可包括单晶或多晶结构。单晶金刚石具有非常高的热导率，价格高，而且难以大尺寸而得到，潜在地限制了单晶金刚石晶圆的成本效益大小和/或增加了这种金刚石基器件的成本。多晶金刚石具有比单晶金刚石低的热导率，但是价格较低且易于扩大规模。

金刚石层104可提供高达2400瓦特/米/开尔文度(W/m/K)的热导率。金刚石层104可被夹置在器件层106和衬底层102之间，以为器件层106提供热传导。器件的热，例如来自器件层106的热，可经由金刚石层104快速地耗散至衬底层102。