掺杂金刚石半导体及其制造方法技术

本文中公开一种掺杂金刚石半导体和使用激光的制造方法。如所公开的，可将掺杂物和/或金刚石或蓝宝石晶种材料添加到定位于限制层下方的基于石墨的烧蚀层，所述烧蚀层也是基于石墨的且定位于背衬层上方，以通过激光束作用于所述烧蚀层来促使形成具有所需半导体性质的金刚石颗粒。可将掺杂物并入到工艺中以激活寻求产生适用于产生掺杂半导体或掺杂导体的材料的反应，所述掺杂半导体或所述掺杂导体适合于调节所产生的所述材料的电气、热或量子性质的目的。如所公开的，由机器或所公开的限制型脉冲激光沉积的方法形成的所述金刚石颗粒可布置为半导体、电气组件、热组件、量子组件和/或集成电路。

Doped diamond semiconductor and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】掺杂金刚石半导体及其制造方法相关申请的交叉引用：本申请案要求2017年12月8日申请的待决的美国实用性非临时专利申请案15/836,570和2017年6月19日申请的待决的美国实用性非临时专利申请案第15/627,426号的权益，所有申请案以全文引用的方式并入本文中。
技术介绍
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各种各样的半导体装置用作基本电子建构区块以形成从计算机到蜂窝电话、家庭娱乐系统以及汽车控制系统的电子装置。其它装置使用半导体以用于与计算或处理功率不相关的目的，例如音频放大器、工业控制系统以及用于其它这类目的。调制解调器半导体通常基于硅，用添加掺杂物来改变其电性质。例如，用磷掺杂硅产生过剩的电子，从而由于硅中不存在第五个价电子而是仅具有四个价电子而导致产生n型半导体材料。类似地，用硼掺杂硅产生具有过剩“空穴”或不存在电子的p型硅，这是因为硼仅具有三个价电子，这比硅少一个。当n型硅和p型硅彼此接触时，电流在一个方向上比在另一方向上更容易地流过会合处。可以组装n型材料和p型材料的更复杂配置以形成不同类型的晶体管、集成电路以及其它电子设备。但某些半本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造电气组件的限制型脉冲激光沉积方法，包括：/na)将烧蚀涂层放置在透明限制层与背衬平面之间，其中所述烧蚀涂层由石墨颗粒和掺杂材料构成；/nb)引导激光束穿过所述透明限制层以在通常环境温度和压力下照射并烧蚀所述烧蚀涂层；/nc)使用所述激光束使所述烧蚀涂层气化成氧化等离子气体；/nd)使用所述限制层来限制气化的所述烧蚀涂层以在所述限制层与所述背衬平面之间产生激光诱发性压力；且/ne)使用所述限制层与所述背衬平面之间的所述激光诱发性压力从所述烧蚀涂层合成中期，从而在其中形成电气组件，所述电气组件进一步包括：/ni.至少第一部分，其由金刚石形成且由金刚石构成，所述第一部分主要定义为绝缘...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170619 US 15/627,426;20171208 US 15/836,5701.一种用于制造电气组件的限制型脉冲激光沉积方法，包括：
a)将烧蚀涂层放置在透明限制层与背衬平面之间，其中所述烧蚀涂层由石墨颗粒和掺杂材料构成；
b)引导激光束穿过所述透明限制层以在通常环境温度和压力下照射并烧蚀所述烧蚀涂层；
c)使用所述激光束使所述烧蚀涂层气化成氧化等离子气体；
d)使用所述限制层来限制气化的所述烧蚀涂层以在所述限制层与所述背衬平面之间产生激光诱发性压力；且
e)使用所述限制层与所述背衬平面之间的所述激光诱发性压力从所述烧蚀涂层合成中期，从而在其中形成电气组件，所述电气组件进一步包括：
i.至少第一部分，其由金刚石形成且由金刚石构成，所述第一部分主要定义为绝缘体；
ii.至少第二部分，其由石墨形成且由石墨构成，所述第二部分主要定义为导体；
iii.至少第三部分，其由掺杂金刚石形成且由掺杂金刚石构成，所述第三部分主要定义为半导体；
iv.其中所述第一部分、所述第二部分以及所述第三部分电连接，处于单一平面中且一体地形成以跨所述电气组件传输电信号。


2.根据权利要求1所述的用于制造电气组件的限制型脉冲激光沉积方法，其中金属化合物存在于所述第二部分中。


3.根据权利要求1所述的用于制造电气组件的限制型脉冲激光沉积方法，形成为电阻器、晶体管、电容器、反相器、电感器或二极管或其中的组合。


4.根据权利要求2所述的用于制造电气组件的限制型脉冲激光沉积方法，形成为电阻器、晶体管、电容器、反相器、电感器或二极管或其中的组合。


5.根据权利要求1所述的用于制造电气组件的限制型脉冲激光沉积方法，形成为电阻器、晶体管、电容器、反相器、电感器或二极管或其中的组合，且多个所述电气组件进一步装配以形成集成电路。


6.根据权利要求1所述的用于制造电气组件的限制型脉冲激光沉积方法，其中所述烧蚀涂层包含金属。


7.根据权利要求1所述的用于制造电气组件的限制型脉冲激光沉积方法，其中所述掺杂材料选自选自包括以下的组：硼、铝、氮、镓、铟、磷、磷化氢气体、砷、锑、铋、锂、锗、硅、氙、金、铂、砷化镓、碲、硫、锡、锌、铬、磷化镓、镁、碲化镉、氯、钠、硫化镉、碘、氟，其各自以任何调配形式单独或与前述元素中的任一个组合起作用以激活寻求产生适用于产生掺杂半导体或掺杂导体的材料的反应，所述掺杂半导体或所述掺杂导体适合于调节所产生的所述材料的电气、热或量子性质的目的。


8.一种电气组件，包括：
a)至少第一部分，其由金刚石形成且由金刚石构成，所述第一部分主要定义为绝缘体；
b)至少第二部分，其由石墨形成且由石墨构成，所述第二部分主要定义为导体；
c)至少第三部分，其由掺杂金刚石形成且由掺杂金刚石构成，所述第三部分主要定义为半导体；
d)其中所述第一部分、所述第二部分以及所述第三部分电连接，处于单一平面中且一体地形成以跨所述电气组件传输电信号。


9.根据权利要求8所述的电气组件，其中所述第一部分、所述第二部分以及所述第三部分是非分层的。


10.根据权利要求8所述的电气组件，其中所述第一部分、所述第二部分以及所述第三部分在所述单一平面中彼此邻接。


11.根据权利要求8所述的电气组件，其中所述第一部分、所述第二部分以及所述第三部分可以在所述单一平面中彼此邻接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·大卫·波斯威尔，
申请(专利权)人：金刚石技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US