[发明专利]金刚石半导体系统及方法

说明书

在此披露了一种用于制造金刚石半导体的新型且改良的系统以及方法。该系统可包括具有n型供体原子（306）和金刚石晶格（304）的一种金刚石材料（200），其中在100kPa和300K，这些供体原子（306）的0.16%将迁移率大于770cm2/Vs的传导电子提供至该金刚石晶格（304）。制造金刚石半导体的方法（100）可包括以下步骤：选择一种具有金刚石晶格（304）的金刚石材料（200）；将最小量受体掺杂原子引入至该金刚石晶格（304）中，以建立离子轨道；将置换掺杂原子通过这些离子轨道引入至该金刚石晶格（304）中；并且退火该金刚石晶格（304）。

相关申请的交叉引用

本申请要求了2011年7月30日提交的美国临时申请号61/513569的权益。

发明背景

领域

本发明总体上涉及半导体系统及制造方法，并且更具体地涉及一种制造金刚石半导体的系统及方法。

发明背景

金刚石拥有良好的理论半导体性能特征。然而，实际基于金刚石的半导体装置应用仍有限制。限制实际的基于金刚石的半导体发展的一个问题是在金刚石中制造优质n型层的困难。虽然已进行尝试以基于限制空位产生的缺陷的浓度来改良n型金刚石制造，但是与在金刚石中制造优质n型层相关的困难仍未充分解决。因此，存在一种对于新型的并且改良的制造金刚石半导体的系统及方法的需要，该金刚石半导体包括金刚石半导体内的n型层。

发明内容

在此披露了一种用于制造金刚石半导体的新型且改良的系统及方法。根据该方法的一个方面，该系统可包括一种具有n型供体原子和金刚石晶格的金刚石材料，其中在100kPa及300K，这些供体原子的0.16％将迁移率大于770cm²/Vs的传导电子提供至该金刚石晶格。

在本方法的另一个方面中，制造金刚石半导体的方法可包括以下步骤：选择一种具有金刚石晶格的金刚石材料；将最小量的受体掺杂原子引入至该金刚石晶格中，以建立离子轨道；将置换掺杂原子通过这些离子轨道引入至该金刚石晶格中；并且退火该金刚石晶格，其中该最小量的受体掺杂原子的引入不产生临界的空位密度，并且该最小量的受体掺杂原子的引入减小了该金刚石晶格的电阻性压力能力(resistive pressurecapability)。

本发明中披露的用于制造金刚石半导体的系统及方法的其他系统、方法、方面、特征、实施例及优点对于具备本领域普通技术的技术人员在检查以下图示及详细描述时将是明显的，或将变得明显。本发明旨在将所有此类额外系统、方法、方面、特征、实施例及优点包括于本说明书内，并且在所附的权利要求的范围内。

附图简要说明

应理解，图是单纯出于展示的目的。此外，图中的部件并非必需按比例绘制，而是强调说明本发明中披露的系统的原理。在图中，相似参考数字贯穿了不同的视图指示对应的部分。

图1是用于制造金刚石半导体的方法的第一实施例的一个框图。

图2A是一种本征(intrinsic)金刚石薄膜晶片的现有技术模型的透视图，在其上可实施图1的方法。

图2B是图2A的金刚石的一个本征金刚石晶格结构的现有技术的模型。

图3A是一个掺杂金刚石薄膜晶片的例示性模型的透视图，诸如可通过在图2的本征金刚石薄膜晶片上实施图1中的方法来进行制造。

图3B是图3A的掺杂金刚石薄膜晶片的一种掺杂金刚石晶格结构的模型。

图4是用于制造金刚石半导体的方法的第二实施例的框图。

图5A及图5B是用于制造金刚石半导体的方法的第三实施例的框图。