[發(fā)明專利]化合物半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580068731.2
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN107347256B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 菲洛茲·納瑟-菲利;丹尼爾·法蘭西斯;法蘭克揚(yáng)蒂斯·勞;丹尼爾詹姆斯·推辰
• 申請（專利權(quán)）人: RFHIC公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L29/267;H01L29/16;H01L29/20
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;王瑩

1.一種半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含：

化合物半導(dǎo)體材料層；以及

多晶化學(xué)氣相沉積鉆石材料層，包含納米結(jié)晶鉆石層和微米結(jié)晶鉆石層，

其中所述多晶化學(xué)氣相沉積鉆石材料層是通過直接接合到所述化合物半導(dǎo)體材料層的所述納米結(jié)晶鉆石層與所述化合物半導(dǎo)體材料層接合，且其間沒有設(shè)置介電中間層，所述納米結(jié)晶鉆石層的厚度在5至50納米的范圍內(nèi)，并且配置成：使通過化合物半導(dǎo)體材料層與多晶化學(xué)氣相沉積鉆石材料層之間的接口處的瞬態(tài)熱反射所測量的有效熱邊界電阻TBR_eff不超過50m²K/GW，

其中在所述化合物半導(dǎo)體材料層和所述納米結(jié)晶鉆石層之間具有可辨別的鉆石種子且沒有接面空隙的明確定義的納米結(jié)晶鉆石接面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述納米結(jié)晶鉆石層的厚度在10-40納米的范圍內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述納米結(jié)晶鉆石層的厚度在15-30納米的范圍內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述納米結(jié)晶鉆石層具有使用透射電子顯微鏡影像測量而得的空隙體積分?jǐn)?shù)不超過10％。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述納米結(jié)晶鉆石層中的所述空隙體積分?jǐn)?shù)不超過8％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，在包含至少200納米×100納米的面積的代表性樣本中，所述納米結(jié)晶鉆石層沒有厚度大于20納米的空隙。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，在包含至少200納米×100納米的面積的代表性樣本中，所述納米結(jié)晶鉆石層不包含厚度大于15納米的空隙。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，在包含至少200納米×100納米的面積的代表性樣本中，所述納米結(jié)晶鉆石層在透射電子顯微鏡影像中沒有可見空隙。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多晶化學(xué)氣相沉積鉆石材料層具有至少5微米的厚度。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多晶化學(xué)氣相沉積鉆石材料層包括尺寸大于1微米的晶粒。

11.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，通過所述化合物半導(dǎo)體材料層與所述多晶化學(xué)氣相沉積鉆石材料層之間的所述接口處的所述瞬態(tài)熱反射所測量的所述有效熱邊界電阻TBR_eff不超過40m²K/GW。

12.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述化合物半導(dǎo)體材料層包含III-V族化合物半導(dǎo)體材料。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述III-V族化合物半導(dǎo)體材料是氮化鎵。

14.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述化合物半導(dǎo)體材料層具有一個(gè)或多個(gè)以下特征：

電荷遷移率至少為1200cm²V^-1s^-1；

片電阻不超過700Ω/平方；

漏電流不超過10^-5安培；以及

最大功率至少為5W/mm。