一种半导体功率芯片用金刚石单晶基片制造技术

本发明专利技术涉及半导体基片技术领域，且公开了一种半导体功率芯片用金刚石单晶基片，包括以下步骤：1）将半导体材料加热至4000摄氏度状态，得到熔融半导体基片。该一种半导体功率芯片用金刚石单晶基片，通过在P型披覆层植入磷，N型披覆层植入钡和锂，并通过N型欧姆电极连接和P型欧姆电极与金刚石薄片连接，形成具有金刚石单晶PIN二极体的基片，植入磷的P型披覆层与植入钡和锂的N型披覆层形成性能相当的可调式电子元件，并且通电产生的反应催生金刚石单晶，由于金刚石单晶这种材料具备超宽能隙，超过碳化硅与氮化镓，它的超宽能隙可防止在高温下产生热量，即使在非常高的温度和辐射强度下，金刚石单晶仍然保持透明，实现了具有极佳的散热性能，提高了使用寿命和传输效率。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体功率芯片用金刚石单晶基片
本专利技术涉及半导体基片
，具体为一种半导体功率芯片用金刚石单晶基片。
技术介绍
半导体是制造晶体管的原料，之所以能得到广泛应用，主要原因并不在于它的电阻率大小，而在于其电阻率随温度、光照以及所含杂质的种类、浓度等条件的不同而出现显著的差别，一般说来半导体的导电性能有如下三个显著特点，半导体的电阻率随温度上升而明显下降，呈负温度系数的特性，半导体的电阻率随光照的不同而改变，半导体的电阻率与所含微量杂质的浓度有很大关系，金刚石单晶是天然矿物中的最高硬度，其脆性也相当高，用力碰撞仍会碎裂，源于古希腊语Adamant，意思是坚硬不可侵犯的物质，是公认的宝石之王，金刚石单晶的化学成分是碳，这在宝石中是唯一由单一元素组成的，属等轴晶系，常含有0.05%-0.2%的杂质元素，其中最重要的是N和B，他们的存在关系到金刚石单晶的类型和性质，晶体形态多呈八面体、菱形十二面体和四面体，纯净的金刚石单晶无色透明，由于微量元素的混入而呈现不同颜色，强金刚光泽，折光率2.417，色散中等，为0.044，均质体，热导率为0.35卡/厘米/秒/度，用热导仪测试，反应最为灵敏，硬度为10，是目前已知最硬的矿物。半导体材料做成的半导体基片广泛运用于集成电路中，例如中国专利CN101894741B中涉及一种混合半导体基片的制造方法，所述方法包括以下步骤，（a）提供包含绝缘体上半导体（SeOI）区域和块状半导体区域的混合半导体基片，所述绝缘体上半导体（SeOI）区域包含基础基片之上的绝缘层和所述绝缘层之上的SeOI层，其中所述SeOI区域和所述块状半导体区域共享同一基础基片，（b）提供所述SeOI区域上的掩模层，和（c）通过同时掺杂所述SeOI区域和所述块状半导体区域来形成第一杂质能级，使所述SeOI区域中的第一杂质能级包含在所述掩模中，由此可避免在混合半导体基片的制造方法中包含较多的工序步骤，但是所形成的半导体基片在使用的过程中存在着散热效果差的缺点，由于高耗电量以及高发热温度的影响，严重时会把元件给融化，故而提出一种半导体功率芯片用金刚石单晶基片来解决上述提出的问题。
技术实现思路
（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种半导体功率芯片用金刚石单晶基片，具备散热极佳等优点，解决了现有的半导体基片在使用的过程中存在着散热效果差的缺点，由于高耗电量以及高发热温度的影响，严重时会把元件给融化的问题。（二）技术方案为实现上述散热极佳的目的，本专利技术提供如下技术方案：一种半导体功率芯片用金刚石单晶基片，包括以下步骤：1）将半导体材料加热至4000摄氏度状态，得到熔融半导体基片；2）在步骤1）中得到的半导体基片上形成N型披覆层和P型披覆层，然后在N型披覆层和P型披覆层之间加入金刚石薄片；3）将步骤2）中的P型披覆层植入磷并与电性相对应的P型欧姆电极连接，N型披覆层植入钡和锂并与电性相对应的N型欧姆电极连接；4）将步骤3）中的P型欧姆电极和N型欧姆电极用导线分别与金刚石薄片上对应的电极连接，即可得到金刚石单晶基片。优选的，所述步骤1）中的熔融半导体材料需要喷吹惰性气体进行提纯，所述惰性气体的喷吹温度高于半导体材料熔点的温度，喷吹惰性气体用于去除半导体度基片上的杂质，从而提高半导体基片的纯度。优选的，所述N型披覆层、P型披覆层和金刚石薄片的顺序依次向上为N型披覆层、金刚石薄片和P型披覆层。优选的，所述金刚石薄片的厚度为五百纳米，所述半导体材料为二氧化硅，所述降温方式为梯度降温。（三）有益效果与现有技术相比，本专利技术提供了一种半导体功率芯片用金刚石单晶基片，具备以下有益效果：该一种半导体功率芯片用金刚石单晶基片，通过在P型披覆层植入磷，N型披覆层植入钡和锂，并通过N型欧姆电极连接和P型欧姆电极与金刚石薄片连接，形成具有金刚石单晶PIN二极体的基片，植入磷的P型披覆层与植入钡和锂的N型披覆层形成性能相当的可调式电子元件，并且通电产生的反应催生金刚石单晶，金刚石在一般情况下是绝缘体，因为碳C的原子序数很小，对价电子的束缚作用非常强，价电子在一般情况下都摆脱不了价键的束缚，则禁带宽度很大，在室温下不能产生出载流子，所以不导电，但植入磷的P型披覆层与植入钡和锂的N型披覆层通电后使金刚石呈现出半导体的特性，并且于金刚石单晶这种材料具备超宽能隙，超过碳化硅与氮化镓，它的超宽能隙可防止在高温下产生热量，即使在非常高的温度和辐射强度下，金刚石单晶仍然保持透明，并且金刚石单晶具有超低电阻特性，通电后不会产生热量，使金刚石单晶PIN二极体的基片没有热点，不会出现寄生损耗，并且导热性能极佳，金刚石单晶的导热性能是硅的二十二倍，铜的五倍，实现了具有极佳的散热性能，提高了使用寿命和传输效率。具体实施方式下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种半导体功率芯片用金刚石单晶基片，包括以下步骤：1）将半导体材料加热至4000摄氏度状态，得到熔融半导体基片，半导体材料为二氧化硅，二氧化硅用于制造平板玻璃、玻璃制品、铸造砂、玻璃纤维、陶瓷彩釉、防锈用喷砂、过滤用砂、熔剂、耐火材料和制造轻量气泡混凝土，二氧化硅的用途很广，自然界里比较稀少的水晶可用以制造电子工业的重要部件、光学仪器和工艺品，二氧化硅是制造光导纤维的重要原料，一般较纯净的石英，可用来制造石英玻璃，石英玻璃膨胀系数很小；2）在步骤1）中得到的半导体基片上形成N型披覆层和P型披覆层，然后在N型披覆层和P型披覆层之间加入金刚石薄片，N型披覆层、P型披覆层和金刚石薄片的顺序依次向上为N型披覆层、金刚石薄片和P型披覆层，金刚石薄片的厚度为五百纳米；3）将步骤2）中的P型披覆层植入磷并与电性相对应的P型欧姆电极连接，N型披覆层植入钡和锂并与电性相对应的N型欧姆电极连接；4）将步骤3）中的P型欧姆电极和N型欧姆电极用导线分别与金刚石薄片上对应的电极连接，即可得到金刚石单晶基片，通过在P型披覆层植入磷，N型披覆层植入钡和锂，并通过N型欧姆电极连接和P型欧姆电极与金刚石薄片连接，形成具有金刚石单晶PIN二极体的基片，植入磷的P型披覆层与植入钡和锂的N型披覆层形成性能相当的可调式电子元件，并且通电产生的反应催生金刚石单晶，由于金刚石单晶这种材料具备超宽能隙，超过碳化硅与氮化镓，它的超宽能隙可防止在高温下产生热量，对于包括半导体在内的晶体，其中的电子既不同于真空中的自由电子，也不同于孤立原子中的电子，真空中的自由电子具有连续的能量状态，即可取任何大小的能量，而原子中的电子是处于所谓分离的能级状态，晶体中的电子是处于所谓能带状态，能带是由许多能级组成的，能带与能带之间隔离着禁带，电子就分布在能带中的能级上，禁带是不存在公有化运动状态的能量范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体功率芯片用金刚石单晶基片，其特征在于，包括以下步骤：/n1）将半导体材料加热至4000摄氏度状态，得到熔融半导体基片；/n2）在步骤1）中得到的半导体基片上形成N型披覆层和P型披覆层，然后在N型披覆层和P型披覆层之间加入金刚石薄片；/n3）将步骤2）中的P型披覆层植入磷并与电性相对应的P型欧姆电极连接，N型披覆层植入钡和锂并与电性相对应的N型欧姆电极连接；/n4）将步骤3）中的P型欧姆电极和N型欧姆电极用导线分别与金刚石薄片上对应的电极连接，即可得到金刚石单晶基片。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体功率芯片用金刚石单晶基片，其特征在于，包括以下步骤：
1）将半导体材料加热至4000摄氏度状态，得到熔融半导体基片；
2）在步骤1）中得到的半导体基片上形成N型披覆层和P型披覆层，然后在N型披覆层和P型披覆层之间加入金刚石薄片；
3）将步骤2）中的P型披覆层植入磷并与电性相对应的P型欧姆电极连接，N型披覆层植入钡和锂并与电性相对应的N型欧姆电极连接；
4）将步骤3）中的P型欧姆电极和N型欧姆电极用导线分别与金刚石薄片上对应的电极连接，即可得到金刚石单晶基片。


2.根据权利要求1所述的一种半导体功率芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新峰，黄国丰，龙安泽，王炜，曹磊，
申请(专利权)人：江苏卓远半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32