[发明专利]金刚石半导体系统及方法

说明书

本申请涉及金刚石半导体系统及方法。在此披露了一种用于制造金刚石半导体的新型且改良的系统以及方法。该系统可包括具有n型供体原子(306)和金刚石晶格(304)的一种金刚石材料(200)，其中在100kPa和300K，这些供体原子(306)的0.16％将迁移率大于770cm2/Vs的传导电子提供至该金刚石晶格(304)。制造金刚石半导体的方法(100)可包括以下步骤：选择一种具有金刚石晶格(304)的金刚石材料(200)；将最小量受体掺杂原子引入至该金刚石晶格(304)中，以建立离子轨道；将置换掺杂原子通过这些离子轨道引入至该金刚石晶格(304)中；并且退火该金刚石晶格(304)。

本申请是申请日为2012年7月20日，申请号为201280038078.1，发明名称为“金刚石半导体系统及方法”的申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求了2011年7月30日提交的美国临时申请号61/513569的权益。

技术领域

本发明总体上涉及半导体系统及制造方法，并且更具体地涉及一种制造金刚石半导体的系统及方法。

背景技术

金刚石拥有良好的理论半导体性能特征。然而，实际基于金刚石的半导体装置应用仍有限制。限制实际的基于金刚石的半导体发展的一个问题是在金刚石中制造优质n型层的困难。虽然已进行尝试以基于限制空位产生的缺陷的浓度来改良n型金刚石制造，但是与在金刚石中制造优质n型层相关的困难仍未充分解决。

发明内容

因此，存在一种对于新型的并且改良的制造金刚石半导体的系统及方法的需要，该金刚石半导体包括金刚石半导体内的n型层。

在此披露了一种用于制造金刚石半导体的新型且改良的系统及方法。根据该方法的一个方面，该系统可包括一种具有n型供体原子和金刚石晶格的金刚石材料，其中在100kPa及300K，这些供体原子的0.16％将迁移率大于770cm²/Vs的传导电子提供至该金刚石晶格。

在本方法的另一个方面中，制造金刚石半导体的方法可包括以下步骤：选择一种具有金刚石晶格的金刚石材料；将最小量的受体掺杂原子引入至该金刚石晶格中，以建立离子轨道；将置换掺杂原子通过这些离子轨道引入至该金刚石晶格中；并且退火该金刚石晶格，其中该最小量的受体掺杂原子的引入不产生临界的空位密度，并且该最小量的受体掺杂原子的引入减小了该金刚石晶格的电阻性压力能力(resistive pressurecapability)。

本申请提供了以下项目：

1)一种半导体系统，该半导体系统包括：

一种具有n型供体原子和金刚石晶格的金刚石材料，其中在100kPa及300K，这些n型供体原子的0.16％将迁移率大于770cm²/Vs的传导电子提供至该金刚石晶格。

2)根据项目1)所述的半导体系统，其中这些n型供体原子的0.16％提供了具有浅电离能量的传导电子。

3)根据项目2)所述的半导体系统，其中该浅电离能量是约为0.25eV。

4)根据项目1)所述的半导体系统，其中该金刚石材料是结合至一个二极管中的。

5)一种制造金刚石半导体的方法，该方法包括以下步骤：

选择一种具有金刚石晶格的金刚石材料；

将最小量的受体掺杂原子引入至该金刚石晶格中，以建立离子轨道；将置换掺杂原子通过这些离子轨道而引入至该金刚石晶格中；并且

退火该金刚石晶格；

其中该最小量的受体掺杂原子的引入并不产生一个临界的空位密度，并且该最小量的受体掺杂原子的引入减小了该金刚石晶格的电阻性压力能力。