[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

说明书

本发明提供一种制造用于制造金刚石上半导体衬底110的前体105a的方法100，该方法包括：a)从基础衬底112开始；b)在该基础衬底上形成牺牲载流子层114，该牺牲载流子层包括单晶半导体；c)在该牺牲载流子层上形成单晶成核层116，该单晶成核层用于布置成使金刚石成核生长；以及d)在该单晶成核层上形成器件层118，该器件层包括一个单晶半导体层或多个单晶半导体层。

技术领域

本发明涉及一种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。

背景技术

半导体晶片可用于制造电子器件，包括电源，RF和微波器件，也可用于制造光学器件，包括发光二极管和激光二极管。此类器件的效率和容量受到可从其中提取多少废热的限制。金刚石是热提取的良好候选者，特别是在这些晶片内用作传热层。

图1示意性地给出了一种用于在金刚石衬底10上生产半导体的已知方法。该衬底生产方法从提供一种包括Si(或其它)衬底12的生长结构开始，在Si衬底12上提供一个或多个过渡层14，在过渡层14上提供一个半导体器件层16，例如GaN器件层，半导体器件层16可以包含不同的外延层，例如GaN、AlGaN、InGaN或其它。器件层被布置为在其上形成电路，例如通过沉积、去除、图案化或电性能改变等方式。过渡层14被布置为在Si衬底12和半导体器件层16之间提供一些晶格匹配或应变匹配。

在步骤40中，处理晶片18被附接到器件层16上。这通常涉及一个诸如旋涂玻璃的附接层，或者在其它实施例中，附接可以通过晶片接合界面(wafer bonded interface)来提供。

在步骤42中，去除Si衬底12。

在步骤44中，去除该过渡层14或每个过渡层14。

在步骤46中，在半导体器件层16的露出侧上沉积一层无定形成核层20。露出侧是与附接处理晶片18的侧面相反的一侧。无定形成核层20被布置以使金刚石成核和生长。

在步骤48中，将金刚石层22生长到无定形成核层20上。

在步骤50中，去除处理晶片18。去除处理晶片18之后，提供金刚石上半导体衬底10。可以准备半导体器件层16露出的表面以用于进一步处理，例如通过清洁，例如以去除保护层。金刚石上半导体衬底结构10随后可用于高端RF和其它器件的处理。

发明内容

根据一个方面，本发明提供一种制造用于制造金刚石上半导体衬底的前体的方法，该方法包括：

a)从基础衬底开始；

b)在该基础衬底上形成牺牲载流子层，该牺牲载流子层包括一个单晶半导体；

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

d)在该单晶成核层上形成器件层，该器件层包括一个单晶半导体层或多个单晶半导体层。

有利地，本发明的方法导致一种改进的前体，与现有技术相比，其随后导致在金刚石衬底上更好或更有效地生产最终半导体。该前体更好因为它是根据本发明的方法形成的。特别地，如将变得显而易见的，在前体的各层之间以及在前体的露出表面处的表面边界由于其随后的预期用途(与提供合适的器件层表面结合，形成合适的表面以供金刚石生长成核)而比现有的晶片更好。

该方法可选地包括连续生长牺牲载流子层、之后成核层、之后器件层，以实现步骤b)至d)。可选地，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)期间不从生长室中去除正在制造的前体。

可选地，形成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成核层，优选地通过2D或逐层生长。

可选地，连续生长包括合理地晶格匹配牺牲载流子层与单晶成核层，以及单晶成核层与器件层。