[发明专利]金刚石上半导体衬底、用于制造金刚石上半导体衬底的前体及其制造方法

权利要求书

1.一种制造用于制造金刚石上半导体衬底的前体的方法，所述方法包括：

a)从基础衬底开始；

b)在所述基础衬底上形成牺牲载流子层，所述牺牲载流子层包括单晶半导体；

c)在所述牺牲载流子层上形成单晶成核层，所述单晶成核层布置成使金刚石生长成核；以及

d)在所述单晶成核层上形成器件层，所述器件层包括一个单晶半导体层或多个单晶半导体层。

2.根据权利要求1所述的方法，包括连续生长所述牺牲载流子层、之后所述成核层、之后所述器件层，以实现步骤b)至d)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述连续生长包括在生长室中执行步骤b)至d)，并且在执行步骤b)至d)期间不从所述生长室去除正在制造的前体。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述形成所述单晶成核层的步骤包括经由2D或3D生长或逐层生长来沉积所述成核层，优选地通过2D或逐层生长。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所述连续生长包括合理地晶格匹配所述牺牲载流子层与所述单晶成核层，以及所述单晶成核层与所述器件层。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：

步骤b)包括形成所述单晶牺牲载流子层，所述单晶牺牲载流子层具有小于第一阈值位错密度的位错密度，例如为10⁹cm^-2；

步骤c)包括形成所述单晶成核层，所述单晶成核层具有小于第二阈值位错密度的位错密度，例如为0.5×10⁹cm^-2；以及

步骤d)包括形成所述单晶器件层，所述单晶器件层具有小于第三阈值位错密度的位错密度，例如为10⁸cm^-2。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，在步骤a)之后和步骤b)之前，在所述基础衬底和所述牺牲载流子层之间形成一个或多个过渡层，所述一个或多个过渡层被布置成促进从所述基础衬底到所述牺牲载流子层的过渡，并且可选地，其中促进过渡包括减轻牺牲载流子层的应变或成核生长或二者兼具。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括在所述器件层上接合或形成处理层。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括去除所述基础衬底，可选地用化学方法或者通过机械抛光或者通过二者的组合来去除。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，包括：例如通过选择性蚀刻来选择性去除所述一个或多个过渡层。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：例如通过选择性蚀刻来选择性地去除所述牺牲载流子层，其中所述选择性的去除工艺在所述成核层或所述过渡层停止。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤b)包括由第一材料形成所述牺牲载流子层，使得所述牺牲载流子层具有第一去除率，并且其中步骤c)包括由第二材料形成所述成核层，使得所述成核层具有第二去除率，其中所述第一去除率与所述第二去除率不同。

13.一种制造金刚石上半导体衬底的方法，所述方法包括如权利要求12所述的方法，并且还包括在所述选择性去除所述牺牲载流子层之后，将金刚石层，例如合成金刚石层，生长到所述成核层上。

14.根据权利要求13所述的方法，包括去除所述处理层，可选地，为选择性去除。