[发明专利]化合物半导体装置结构及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体装置结构，其特征在于，包含：

化合物半导体材料层；以及

多晶化学气相沉积钻石材料层，包含纳米结晶钻石层和微米结晶钻石层，

其中所述多晶化学气相沉积钻石材料层是通过直接接合到所述化合物半导体材料层的所述纳米结晶钻石层与所述化合物半导体材料层接合，且其间没有设置介电中间层，所述纳米结晶钻石层的厚度在5至50纳米的范围内，并且配置成：使通过化合物半导体材料层与多晶化学气相沉积钻石材料层之间的接口处的瞬态热反射所测量的有效热边界电阻TBR_eff不超过50m²K/GW，

其中在所述化合物半导体材料层和所述纳米结晶钻石层之间具有可辨别的钻石种子且没有接面空隙的明确定义的纳米结晶钻石接面。

2.根据权利要求1所述的半导体装置结构，其特征在于，所述纳米结晶钻石层的厚度在10-40纳米的范围内。

3.根据权利要求1所述的半导体装置结构，其特征在于，所述纳米结晶钻石层的厚度在15-30纳米的范围内。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置结构，其特征在于，所述纳米结晶钻石层具有使用透射电子显微镜影像测量而得的空隙体积分数不超过10％。

5.根据权利要求4所述的半导体装置结构，其特征在于，所述纳米结晶钻石层中的所述空隙体积分数不超过8％。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置结构，其特征在于，在包含至少200纳米×100纳米的面积的代表性样本中，所述纳米结晶钻石层没有厚度大于20纳米的空隙。

7.根据权利要求6所述的半导体装置结构，其特征在于，在包含至少200纳米×100纳米的面积的代表性样本中，所述纳米结晶钻石层不包含厚度大于15纳米的空隙。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置结构，其特征在于，在包含至少200纳米×100纳米的面积的代表性样本中，所述纳米结晶钻石层在透射电子显微镜影像中没有可见空隙。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置结构，其特征在于，所述多晶化学气相沉积钻石材料层具有至少5微米的厚度。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置结构，其特征在于，所述多晶化学气相沉积钻石材料层包括尺寸大于1微米的晶粒。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置结构，其特征在于，通过所述化合物半导体材料层与所述多晶化学气相沉积钻石材料层之间的所述接口处的所述瞬态热反射所测量的所述有效热边界电阻TBR_eff不超过40m²K/GW。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置结构，其特征在于，所述化合物半导体材料层包含III-V族化合物半导体材料。

13.根据权利要求12所述的半导体装置结构，其特征在于，所述III-V族化合物半导体材料是氮化镓。

14.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置结构，其特征在于，所述化合物半导体材料层具有一个或多个以下特征：

电荷迁移率至少为1200cm²V^-1s^-1；

片电阻不超过700Ω/平方；

漏电流不超过10^-5安培；以及

最大功率至少为5W/mm。