[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

优先权资料

本发明主张2009年6月16日提出申请的美国第61/187,557号临时专利申请案的权益，该文献整合于本申请中以作为参考。

技术领域

本发明涉及电子科学及材料科学领域，特别是涉及一种半导体装置及其制造方法。

背景技术

在许多已发展国家中，对大部分居民而言电子装置为其生活必需品，电子装置的使用及依赖日益增加，产生了对体积小、速度快电子装置的需求，随着电子电路速度加快且尺寸减小，这些装置的散热却成为问题。

电子装置一般包含具有整体连接电子组件的印刷电路板，这些组件使电子装置具有全面的功能性。这些电子组件(诸如处理器、晶体管、电阻器、电容器、发光二极管(LED)等)在工作时会产生大量的热；随着热量积累，会引起与所述电子组件相关的各种热问题，大量的热不但会影响电子装置的可靠度，电子装置甚至更可能失效；例如，累积在电子组件内部的热及在印刷电路板的表面上的热可导致元件烧坏或引起短路而使装置失效。因此，热量的积累最终会影响电子装置的功能寿命，此问题对于具有高功率及高电流需求的电子组件以及支撑其的印刷电路板尤其重要。

现有已知技术采用诸如风扇、热沉(heat sink)、热电致冷芯片(Peltier)装置及液体冷却装置等各种散热装置，作为减少电子装置中热量积累的方法，因为速度加快及功率消耗增多会使热积累增加，故所述散热装置的尺寸一般必须增大，以便发挥功效，且亦可能需要电力来驱动操作。举例而言，必须增加风扇尺寸及加快其速度以加大气流，且增加热沉尺寸以增大热容及表面积；然而，因应较小电子装置的需求，不仅不适合使用尺寸渐增的所述散热装置，而且可能会需要更小尺寸的散热装置。

因此，适当散热电子装置的方法及相关装置不断地被研究，同时，除了为了达到冷却效果之外，也将散热装置在电子装置上的尺寸及功率的限制减到最小。

发明内容

本发明的目的是提供一种半导体装置及其制造方法，其除了达到冷却效果之外，也将散热装置在电子装置上的尺寸及功率的限制减到最小。

为达到上述目的，本发明提供一种半导体装置及其制造方法。在一方面中，举例而言，一种制造半导体装置的方法可包括将一钻石层的一工作表面抛光成一大致平坦的表面、将一缓冲层沉积于该钻石层的该工作表面上、及将一半导体层沉积于该缓冲层上。在一特定方面中，该缓冲层的C轴定向于垂直该钻石层的该工作表面。

其可涵盖多种缓冲层，且应包括有助于改进钻石层与半导体层之间晶格匹配性的任何缓冲层。在一方面中，举例而言，缓冲层可为碳化物、氧化物、氮化物或其组合，其中缓冲层与钻石层为区域匹配(domain matched)，缓冲层材料的非限制性实例可包括碳化钛(TiC)、碳化锆(ZrC)、石墨烯(graphene)、氮化铝(AlN)、氮化硼铝((B，Al)N)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、氧化锌(ZnO)、氧化镍(NiO)及其组合，另外，其同时可涵盖众多可用于半导体层中的半导体材料，非限制性实例可包括氮化镓(GaN)、氮化硼铝((B，Al)N)、氮化铝(AlN)及其组合。

在本发明的另一方面中，一种制造半导体装置的方法，其步骤可包括将一石墨烯层沉积于一基板的工作表面上、对该石墨烯层施加压力及热，以助于使该石墨烯层与至少50％的基板原子对准、及将一氮化镓层沉积于该石墨烯层上；在另一方面中，该基板可为一钻石层，且将该石墨烯层沉积于该钻石层的工作表面上，其步骤可包括将该钻石层的工作表面抛光成一大致平坦的表面、及对该石墨烯层施加压力及热，以在该石墨烯层界面处，使至少一部分的该钻石层重组成为大致上为单晶的钻石晶格。其他的实施例中基板可包括但不限于金属、玻璃、陶瓷、单晶硅、多晶硅、半导体及其组合。

在本发明的另一方面中，一种制造半导体装置的方法，其步骤可包括将一钻石层的一工作表面抛光成一大致平坦的表面、将一缓冲层沉积于该钻石层的该工作表面上、将一氮化镓材料沉积于该缓冲层上以形成多个氮化镓岛状物、及使该多个氮化镓岛状物在平行及垂直于该缓冲层的方向上生长形成一氮化镓层，在成长阶段之前，氮化镓岛状物依据形成所述岛状物的特定技术及材料而定，可具有各种尺寸。在一方面中，举例而言，氮化镓岛状物在成长之前，各自的直径小于约100nm；在另一方面中，氮化镓岛状物在成长之前，各自的直径为约10nm至约50nm。