[發明專利]鉆石半導體裝置及其相關方法

有效

• 申請號: 200910178897.6
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN102034772A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 宋健民
• 申請（專利權）人: 宋健民
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373;H01L33/00;H01L21/02;H01L21/20
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術領域

本發明涉及一種半導體裝置，特別是涉及一種鉆石底半導體裝置及其相關方法。

背景技術

在許多已開發國家，大部分居民認為能將電子裝置整合于他們的生活中。如此對電子裝置越來越多使用以及依賴使得人們要求電子裝置越來越小并且越來越快。當電子裝置的電路增進了速度并且減少了尺寸，對于這類裝置的散熱變成了棘手的問題。

電子裝置一般包含印刷電路板，在印刷電路板上整合連接有電子元件以便讓電子裝置能執行所有功能。這些電子元件，諸如處理器、晶體管、電阻、電容以及發光二極管(LED)等等，產生大量的熱量。當熱量不斷增加時，將會對電子元件造成各種熱量問題。大量的高熱能夠影響電子裝置的可靠度，甚至造成電子裝置故障，例如造成電子元件本身的燒毀或是短路，更甚者則會擴散殃及電路板表面其他電子元件。因此，熱量的增高最終會影響電子裝置的運作壽命。這對具有高功率以及高電流要求的電子元件以及承載這些電子元件的印刷電路板而言是個重大問題。

電子裝置使用了諸如風扇、散熱器、電熱致冷晶片(Peltier)以及水冷裝置等各式各樣的散熱裝置來減少其所不斷增加的發熱率。當不斷提升的速度與消耗功率提高了發熱率，這類散熱裝置通常必須提升尺寸并且必須供給電力，以便能夠有效地進行散熱。舉例而言，風扇必須增加其尺寸以及速度以便增加風量，散熱器必須增加其尺寸以便增加熱容量以及表面積。然而對于小型電子裝置而言，其不僅要求避免這些散熱裝置的體積增加，更可能要大量的縮小其體積。

因此，本發明提供方法以及其裝置以在對電子裝置提供適當的散熱功效時，能同時將此類裝置上的散熱裝置的體積以及耗電最小化。

發明內容

本發明的主要目的在于，克服現有的半導體裝置存在的缺陷，而提供一種新的鉆石底半導體裝置，所要解決的技術問題是使其能夠對半導體裝置提供良好的散熱功效，非常適于實用。

本發明的另一目的在于，提供一種新的制造鉆石底半導體裝置的方法，所要解決的技術問題是使其在對于半導體裝置進行良好散熱時能夠將半導體裝置的體積與耗電最小化，從而更加適于實用。

本發明的再一目的在于，提供一種新的制造發光二極管裝置的方法，所要解決的技術問題是使其在對于能發光的半導體裝置進行良好散熱時能夠將半導體裝置的體積與耗電最小化，從而更加適于實用。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種鉆石底半導體裝置，包含：一硅載具基材，其具有一二氧化硅表面；在該硅載具基材的二氧化硅表面上耦合有一硅層；在該硅層上耦合有一鉆石層；以及在該鉆石層上以取向附生方式耦合有一單晶碳化硅層。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

前述的鉆石底半導體裝置，其中所述的鉆石層為一單晶體。

前述的鉆石底半導體裝置，其中所述的鉆石層為一無支撐力鉆石層。

前述的鉆石底半導體裝置，其進一步包含一耦合到該碳化硅層上的半導體層。

前述的鉆石底半導體裝置，其中所述的半導體層以取向附生方式耦合到該碳化硅層上。

前述的鉆石底半導體裝置，其中所述的半導體層為一單晶體。

前述的鉆石底半導體裝置，其中所述的半導體層所包含的成分是選自硅、碳化硅、硅化鍺、砷化鎵、氮化鎵、鍺、硫化鋅、磷化鎵、銻化鎵、磷砷銦鎵、磷化鋁、砷化鋁、砷化鎵鋁、氮化鎵、氮化硼、氮化鋁、砷化銦、磷化銦、銻化銦、氮化銦以及其混合物。

前述的鉆石底半導體裝置，其中所述的半導體層為氮化鎵。

前述的鉆石底半導體裝置，其中所述的鉆石層為透明。

前述的鉆石底半導體裝置，其中所述的鉆石層的厚度是10到50微米。

前述的鉆石底半導體裝置，其中所述的鉆石層的厚度是等于或小于10微米。

前述的鉆石底半導體裝置，其中所述的碳化硅層的厚度是等于或小于1微米。

前述的鉆石底半導體裝置，其中所述的碳化硅層的厚度是等于或小于500納米。

前述的鉆石底半導體裝置，其中所述的碳化硅層的厚度是等于或小于1納米。

本發明的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案來實現。依據本發明提出的一種制造鉆石底半導體裝置的方法，包含以下步驟：在一單晶硅生長基材上形成一單晶碳化硅的取向附生層；在該碳化硅層上形成一取向附生鉆石層；在該鉆石層上形成一硅層；使一硅載具基材的一二氧化硅表面結合在該硅層上；以及去除該硅生長基材以露出該碳化硅層。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。