[发明专利]具有薄氮化硅层的金刚石SOI

说明书

有关申请的交叉参考

本申请要求2010年1月29日提交的美国临时申请61/299,702号的优先权的权益，这里结合该申请作为一个整体供参考。

背景技术

已经开发了金刚石SOI(SODOS-硅-上-金刚石-上-硅)、硅-上-金刚石以及“厚金刚石-上-薄硅”处理技术，以增强穿过高功率器件中所使用的基板的热流通。在SODOS的情况下，埋入的金刚石层被用作散热器-热扩散器，用于降低上述器件硅中按高功率工作的半导体器件的温度。金刚石的热传导率比硅好10倍，比氧化物好1000倍。

虽然在HFCVD(热丝化学气相沉积)反应器中使用高纯度组分，但是已经发现移动的重金属离子水平的升高导致了从金刚石和晶种层向外扩散到相邻的器件硅层，因此硅的质量下降了，并且减少了电子和空穴载流子寿命。在后续的扩散行动中，这些离子可以从金刚石和硅层以及交叉污染制造处理设备向外扩散。

发明内容

期望有一种改进的金刚石SOI器及其制造方法，其中可以在金刚石SOI层和器件硅层之间形成阻挡层以阻挡离子的扩散并提高器件硅的载流子寿命。

本发明的一个方面涉及一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：在硅晶片上沉积薄衬垫氧化物和薄氮化物阻挡层；形成阻挡晶种层表面以促进金刚石生长；从所述晶种层生长金刚石层；在所述金刚石层上沉积薄氮化物阻挡层；在所述薄氮化物阻挡层上沉积多晶硅；对多晶硅层进行抛光；如果配置硅-上-金刚石-上-硅(SODOS)晶片，则使半导体器件选择性地与硅层结合。

本发明的另一个方面涉及一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：在硅晶片上沉积薄衬垫氧化物和薄氮化物阻挡层；在氮化物阻挡层上沉积薄多晶硅层以促进金刚石生长；在表面上生长晶种层以促进金刚石生长；从所述晶种层生长金刚石层；在所述金刚石层上沉积薄氮化物阻挡层；在所述薄氮化物阻挡层上沉积多晶硅；对多晶硅层进行抛光；如果配置SODOS晶片，则选择性地与硅层结合。

本发明的另一个方面涉及一种半导体器件，包括：在半导体结构上的金刚石层；以及在金刚石层和半导体结构之间的阻挡层，所述阻挡层具有配置的厚度，所述厚度足够薄以使热阻最小化并且所述厚度还足够厚以阻挡污染物从金刚石层扩散到半导体结构。

根据本发明的上述半导体器件还包括在金刚石层的外表面上的第二阻挡层，所述阻挡层完全密封所述金刚石层。

根据本发明的上述半导体器件，其中所述阻挡层具有范围从约500埃到约3000埃的厚度。

根据本发明的上述半导体器件，其中所述阻挡层包括Si₃N₄、SixN、AlN、TaN、和TiN之一。

根据本发明的上述半导体器件，其中所述半导体结构包括硅、SiGe、SiC、GaN、InP、GaAs、AlGaN、InAlN、AlGaN或其组合中的至少一种。

根据本发明的上述半导体器件，其中所述半导体结构包括硅上金刚石上硅结构。

本发明的另一个方面涉及一种半导体器件，包括：器件晶片，它包括在金刚石SOI层和器件层之间的薄氮化物层；在所述器件晶片上的多晶硅层，在器件晶片的有效一侧上对多晶硅进行平整化；以及经组合的结构的手柄晶片一侧上经抛光的多晶硅层。

本发明的另一个方面涉及一种半导体器件，包括：在金刚石SOI层和器件硅层之间的薄氮化物层。

根据本发明是上述半导体器件还包括在与薄氮化物层相对的金刚石SOI层的表面上的氮化物阻挡层，薄氮化物层以及氮化物阻挡层完全密封了金刚石层。

本发明的另一个方面涉及一种半导体基板，包括：嵌入的金刚石层，在相对表面上受到氮化物层的保护。

附图说明

所结合的和构成本发明的一部分的附图示出本发明的一些实施例，并且连同说明书一起，起到解释本发明的原理的作用。在附图中：

图1A到1E描绘根据本发明一些实施例的金刚石SOI器件和相应的形成方法；以及

图2A到2E描绘根据本发明一些实施例的进一步的示例性金刚石SOI器件和相应的形成方法。

应该注意，为了便于对本发明的一些实施例的理解，已经简化和画出了了附图的某些细节而非严格地保持结构的正确性、细节和比例。

具体实施方式