[發明專利]半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201010205758.0
• 申請日: 2010-06-17
• 公開（公告）號: CN101924020A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 宋健民
• 申請（專利權）人: 宋健民
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L33/12
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;張碩

優先權資料

本發明主張2009年6月16日提出申請的美國第61/187,557號臨時專利申請案的權益，該文獻整合于本申請中以作為參考。

技術領域

本發明涉及電子科學及材料科學領域，特別是涉及一種半導體裝置及其制造方法。

背景技術

在許多已發展國家中，對大部分居民而言電子裝置為其生活必需品，電子裝置的使用及依賴日益增加，產生了對體積小、速度快電子裝置的需求，隨著電子電路速度加快且尺寸減小，這些裝置的散熱卻成為問題。

電子裝置一般包含具有整體連接電子組件的印刷電路板，這些組件使電子裝置具有全面的功能性。這些電子組件(諸如處理器、晶體管、電阻器、電容器、發光二極管(LED)等)在工作時會產生大量的熱；隨著熱量積累，會引起與所述電子組件相關的各種熱問題，大量的熱不但會影響電子裝置的可靠度，電子裝置甚至更可能失效；例如，累積在電子組件內部的熱及在印刷電路板的表面上的熱可導致元件燒壞或引起短路而使裝置失效。因此，熱量的積累最終會影響電子裝置的功能壽命，此問題對于具有高功率及高電流需求的電子組件以及支撐其的印刷電路板尤其重要。

現有已知技術采用諸如風扇、熱沉(heat?sink)、熱電致冷芯片(Peltier)裝置及液體冷卻裝置等各種散熱裝置，作為減少電子裝置中熱量積累的方法，因為速度加快及功率消耗增多會使熱積累增加，故所述散熱裝置的尺寸一般必須增大，以便發揮功效，且亦可能需要電力來驅動操作。舉例而言，必須增加風扇尺寸及加快其速度以加大氣流，且增加熱沉尺寸以增大熱容及表面積；然而，因應較小電子裝置的需求，不僅不適合使用尺寸漸增的所述散熱裝置，而且可能會需要更小尺寸的散熱裝置。

因此，適當散熱電子裝置的方法及相關裝置不斷地被研究，同時，除了為了達到冷卻效果之外，也將散熱裝置在電子裝置上的尺寸及功率的限制減到最小。

發明內容

本發明的目的是提供一種半導體裝置及其制造方法，其除了達到冷卻效果之外，也將散熱裝置在電子裝置上的尺寸及功率的限制減到最小。

為達到上述目的，本發明提供一種半導體裝置及其制造方法。在一方面中，舉例而言，一種制造半導體裝置的方法可包括將一鉆石層的一工作表面拋光成一大致平坦的表面、將一緩沖層沉積于該鉆石層的該工作表面上、及將一半導體層沉積于該緩沖層上。在一特定方面中，該緩沖層的C軸定向于垂直該鉆石層的該工作表面。

其可涵蓋多種緩沖層，且應包括有助于改進鉆石層與半導體層之間晶格匹配性的任何緩沖層。在一方面中，舉例而言，緩沖層可為碳化物、氧化物、氮化物或其組合，其中緩沖層與鉆石層為區域匹配(domain?matched)，緩沖層材料的非限制性實例可包括碳化鈦(TiC)、碳化鋯(ZrC)、石墨烯(graphene)、氮化鋁(AlN)、氮化硼鋁((B，Al)N)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎳(NiO)及其組合，另外，其同時可涵蓋眾多可用于半導體層中的半導體材料，非限制性實例可包括氮化鎵(GaN)、氮化硼鋁((B，Al)N)、氮化鋁(AlN)及其組合。

在本發明的另一方面中，一種制造半導體裝置的方法，其步驟可包括將一石墨烯層沉積于一基板的工作表面上、對該石墨烯層施加壓力及熱，以助于使該石墨烯層與至少50％的基板原子對準、及將一氮化鎵層沉積于該石墨烯層上；在另一方面中，該基板可為一鉆石層，且將該石墨烯層沉積于該鉆石層的工作表面上，其步驟可包括將該鉆石層的工作表面拋光成一大致平坦的表面、及對該石墨烯層施加壓力及熱，以在該石墨烯層界面處，使至少一部分的該鉆石層重組成為大致上為單晶的鉆石晶格。其他的實施例中基板可包括但不限于金屬、玻璃、陶瓷、單晶硅、多晶硅、半導體及其組合。

在本發明的另一方面中，一種制造半導體裝置的方法，其步驟可包括將一鉆石層的一工作表面拋光成一大致平坦的表面、將一緩沖層沉積于該鉆石層的該工作表面上、將一氮化鎵材料沉積于該緩沖層上以形成多個氮化鎵島狀物、及使該多個氮化鎵島狀物在平行及垂直于該緩沖層的方向上生長形成一氮化鎵層，在成長階段之前，氮化鎵島狀物依據形成所述島狀物的特定技術及材料而定，可具有各種尺寸。在一方面中，舉例而言，氮化鎵島狀物在成長之前，各自的直徑小于約100nm；在另一方面中，氮化鎵島狀物在成長之前，各自的直徑為約10nm至約50nm。