【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体上涉及一种具有金刚石衬底的半导体器件。更具体地，本公开涉及形成于金刚石衬底上的互补金属氧化物半导体(cmos)器件。
技术介绍
1、近年来，对高电子迁移率晶体管(hemt)的深入研究非常普遍，特别是用于高功率开关和高频应用的hemt。iii族氮化物基hemt利用两种不同带隙材料之间的异质结界面形成类量子阱的结构，该结构可容纳二维电子气(2deg)区域，满足高功率/高频率器件的需求。除了hemt之外，具有异质结构的器件的示例还包括异质结双极晶体管(hbt)、异质结场效应晶体管(hfet)和调制掺杂的fet(modfet)。
技术实现思路
1、根据本公开的一个方面，提供了一种半导体器件。该半导体器件包括半绝缘漂移层、金刚石基晶体管和氮化物基晶体管。所述半绝缘漂移层设置在金刚石衬底上方。所述金刚石基晶体管包括位于所述半绝缘漂移层的第一部分的上表面上方的漏电极和源电极。所述第一部分的所述上表面是氢封端的，使得邻近所述第一部分的所述上表面形成二维空穴气(2dhg)区域。所述氮化物基晶体管包括堆叠在所述半绝缘漂移层的第二部分的上表面上方的第一氮化物基半导体层和第二氮化物基半导体层。所述第二氮化物基半导体层的带隙大于所述第一氮化物基半导体层的带隙，以形成异质结和与所述异质结相邻的二维电子气(2deg)区域。
2、根据本公开的一个方面，提供了一种半导体器件。该半导体器件包括半绝缘漂移层、金刚石基晶体管、缓冲层和氮化物基晶体管。所述半绝缘漂移层设置在金刚石衬底上方。所述金刚石基
3、根据本公开的一个方面，提供了一种用于制造半导体器件的方法。该方法包括以下步骤。在金刚石衬底上形成半绝缘漂移层。使用氢元素执行离子注入工艺，使得半绝缘漂移层的第一部分的上表面被氢封端，从而形成与半绝缘漂移层的上表面相邻的二维空穴气(2dhg)区域。金刚石基晶体管形成在半绝缘漂移层的第一部分的上表面上方。氮化物基晶体管形成在半绝缘漂移层的第二部分的上表面上方。半绝缘漂移层的第二部分与第一部分分离。
4、通过上述配置，在本公开中，具有2dhg区域的金刚石基晶体管(即，p沟道晶体管)和具有2deg区域的氮化物基晶体管(即，n沟道晶体管)形成在具有高导热率的金刚石衬底上面/之上/上方，从而构成cmos器件。该cmos器件受益于金刚石衬底的高导热性；因此，可以大大提高cmos器件的散热效率。因此，本公开的cmos器件可以适用于高温应用。
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1.一种半导体器件，包括：
2.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述半绝缘漂移层是p型掺杂的。
3.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中，所述p型半绝缘漂移层掺杂有硼(B)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中，所述金刚石基晶体管还包括设置在所述金刚石基晶体管的所述漏极和所述源极之间的栅极结构。
5.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述栅极结构还包括与所述半绝缘漂移层接触的掺杂金刚石层以及设置在所述掺杂金刚石层上方的栅电极。
6.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述掺杂金刚石层是n型掺杂的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中，所述n型掺杂金刚石层掺杂有氮(N)，磷(P)，锂(Li)，钠(Na)，锑(Sb)，氧(O)，硫(S)，或氮、磷、锂、钠、锑、氧、硫的组合。
8.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述氮化物基晶体管还包括设置在所述第二氮化物基半导体层上方的源极、漏极和栅极结构，其中所述氮化物基晶体
9.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述栅极结构还包括与所述第二氮化物基半导体层接触的掺杂氮化物基半导体层以及设置在所述掺杂氮化物基半导体层上方的栅电极。
10.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，还包括缓冲层，所述缓冲层与所述半绝缘漂移层的所述第二部分的所述上表面接触并且位于所述半绝缘漂移层和所述氮化物基晶体管的所述第一氮化物基半导体层之间。
11.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述第一部分的经氢封端的上表面包含碳-氢键。
12.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述半绝缘漂移层的所述第二部分的所述上表面不含氢元素。
13.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述金刚石衬底是半绝缘金刚石衬底。
14.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述半绝缘漂移层还包括将所述第一部分连接至所述第二部分的连接部。
15.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述半绝缘漂移层的所述第一部分的厚度比所述半绝缘漂移层的整个厚度薄。
16.一种半导体器件的制造方法，包括：
17.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，还包括：
18.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，其中形成所述金刚石基晶体管还包括：
19.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，还包括：
20.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，其中形成所述氮化物基晶体管还包括：
21.一种半导体器件，包括：
22.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述第一部分的所述上表面的高度基本上与所述第二部分的所述上表面的高度相同，使得所述缓冲层的所述上表面层高于所述第一部分的所述上表面。
23.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述氮化物基晶体管高于所述金刚石基晶体管。
24.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述第一部分的所述上表面的高度高于所述第二部分的所述上表面的高度，使得所述缓冲层的所述上表面的高度低于所述第一部分的所述上表面的高度。
25.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述氮化物基晶体管低于所述金刚石基晶体管。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种半导体器件，包括：
2.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述半绝缘漂移层是p型掺杂的。
3.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中，所述p型半绝缘漂移层掺杂有硼(b)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中，所述金刚石基晶体管还包括设置在所述金刚石基晶体管的所述漏极和所述源极之间的栅极结构。
5.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述栅极结构还包括与所述半绝缘漂移层接触的掺杂金刚石层以及设置在所述掺杂金刚石层上方的栅电极。
6.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述掺杂金刚石层是n型掺杂的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中，所述n型掺杂金刚石层掺杂有氮(n)，磷(p)，锂(li)，钠(na)，锑(sb)，氧(o)，硫(s)，或氮、磷、锂、钠、锑、氧、硫的组合。
8.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述氮化物基晶体管还包括设置在所述第二氮化物基半导体层上方的源极、漏极和栅极结构，其中所述氮化物基晶体管的所述栅极结构位于所述源极和所述漏极之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述栅极结构还包括与所述第二氮化物基半导体层接触的掺杂氮化物基半导体层以及设置在所述掺杂氮化物基半导体层上方的栅电极。
10.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，还包括缓冲层，所述缓冲层与所述半绝缘漂移层的所述第二部分的所述上表面接触并且位于所述半绝缘漂移层和所述氮化物基晶体管的所述第一氮化物基半导体层之间。
11.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述第一部分的经氢封端的上表面包...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝荣晖，
申请(专利权)人：英诺赛科苏州半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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