半导体基板及其相关制造方法技术

本发明专利技术涉及半导体基板及其相关制造方法。本发明专利技术提供具有良好性能及散热能力的半导体基板、装置及其制造方法，举例而言，在一方面中，一半导体装置包含一母层及多个沉积该母层上的单晶半导体区块，所述多个半导体区块被相互定位，且大致上所有的多个钻石区块的一个裸露的表面沿着共同的平面排列，以形成一个基板表面。在一方面中，有一沉积于基板表面的半导体层；在另一方面中，该半导体层为一具有掺杂的钻石层；又在一方面中，所述半导体区块具有掺杂；又在另一方面中，各个半导体区块裸露的表面具有相同的结晶方向。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体基板、装置及其相关制造方法，因此本专利技术涉及电子科学及材 料科学领域。
技术介绍
在许多已发展国家中，对大部分居民而言电子装置为其生活必需品，电子装置的 使用及依赖日益增加，产生了对体积小、速度快电子装置的需求。电子装置通常包含一在半 导体材料中传输的电力来源以产生期望的效果。许多情况下，在半导体材料中，电的交互作 用与半导体材料本身的品质具高度相关，随着电子装置的体积变得较小，且功能性的需求 增加，高品质的半导体材料变得十分重要，高品质半导体材料包含单晶半导体。在电子装置中的半导体层通常将半导体材料沉积至一个或更多个基板材料上而 制成，视半导体的做法而定，利用传统沉积工艺得到单晶的结构十分困难。一个与电子元件有关的问题为累积在半导体材料中的热电子元件，诸如处理器、 晶体管、电阻器、电容器、发光二极管(LED)等在工作时会产生大量的热，随着热量的累积， 会引起与所述电子元件相关联的各种热问题，大量的热不但会影响电子装置的可靠度，甚 至可能使电子装置失效，例如，累积在电子元件内部的热及在印刷电路板的表面的热可烧 坏元件或引起短路，而使装置故障。因此，热量的累积最终会影响电子装置的功能寿命，此 问题对于具有高功率及高电流需求的电子元件尤其重要。
技术实现思路
因此，本专利技术提供具有良好性能及散热的半导体基板及装置，并提供其相关制造 方法。举例而言，在一方面中，一种半导体装置可包含一母层及多个沉积于该母层上的半导 体区块，半导体区块材料的实施例包括但不限制于立方氮化硼(cBN)、氮化铝(AlN)、碳化 硅(SiC)、氮化镓(GaN)、二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、钻石或其组合物；在一方面中，所 述半导体区块可为立方氮化硼、钻石或其组合物，所述半导体区块被定位，且大致上所有的 多个半导体区块的一个裸露表面会沿着共同的平面排列，以形成一个基板表面，在一方面 中，一个半导体层沉积在基板表面；在另一方面中，该半导体层为掺杂有杂质的钻石层；又 在一方面中，所述半导体区块含有掺杂物；又在另一方面中，每个半导体区块裸露的表面有 共同的结晶方向。许多母层材料可考虑被用来保护钻石区块。在一方面中，母层可为硅，在另一方面 中，母层可为硅和锗；又在一方面中，母层可为陶瓷材料；还有一方面中，母层为一电镀过 的金属；在一特定的方面中，该电镀过的金属可包含至少镍、铬、钛、钨或其组合物中的一种 材料。本专利技术也提供了制造半导体装置的方法，这样的方法可包含在临时模具上沉积多 个单晶半导体区块、在该临时模具及多个半导体区块上涂布母层，使所述半导体区块通过 母层而定位、移除临时模具，使多个半导体区块裸露。有多种方法可用以涂布母层；举例而言，在一方面中，涂布母层可包含将一熔化的母层材料涂布至临时模具及多个半导体区块 上，再冷却熔化的母层材料以形成母层，数种母层材料被预期可熔化制作，并具有保护半导 体区块的能力；在一实施例中，熔化的母层材料为硅；在另一实施例中，熔化的母层材料包 含硅及锗；又在一实施例中涂布母层可包含在临时模具及半导体区块上电沉积一金属层。 此方法可进一步包含移除临时的基板后，在多个半导体区块上沉积一钻石层，在 一些情况下，钻石层可有掺杂。在另一方面中，本专利技术包含一种制造半导体装置的方法，其包括提供一固态材料 的母层，将多个单晶半导体区块连接至该母层上，使其相互定位，且大致上所有的多个半导 体区块的一个裸露表面会沿着共同的平面排列，以形成一个基板表面。许多适合的连接机 制可用来将区块定位在母层上，例如，以机械方法将区块附着至母层上的刻痕或孔洞，此种 密合或机械式结合可利用粘着剂、有机树脂进一步扩大，亦可通过在区块及母层的界面上 或界面附近沉积或包含其他金属或陶瓷材料，例如，金属的电沉积、陶瓷粉末的烧结等等。由此，本专利技术的各种特征已广泛地概述，以便可更能理解下文所描述的本专利技术实 施方式，且可更了解本专利技术对此技术的贡献，根据以下本专利技术的实施方式及权利要求书，本 专利技术的其他特征将更加清楚，亦可通过实施本专利技术得以了解。附图说明图1是本专利技术半导体装置一优选实施例的横截面图。图2是本专利技术半导体装置另一优选实施例的横截面图。图3是本专利技术半导体装置第一优选实施例的制作横截面图。图4是本专利技术半导体装置第二优选实施例的制作横截面图。图5是本专利技术半导体装置第三优选实施例的制作横截面图。主要元件符号说明12 母层14 区块16共同平面18半导体层22临时模具具体实施例方式定义在描述及主张本专利技术时，将根据下文所阐明的定义使用以下术语。除非上下文另外明确说明，否则单数形式“一”及“该”包括多的用法，举例而言， 提及“一(种)掺杂剂”包括提及一或多种这样的掺杂剂，而提及“该钻石区块”包括提及 一或多个这样的钻石区块。如本文所用的“气相沉积”指使用气相沉积技术来形成材料，“气相沉积”指一种 经由气相于一基板上形成或沉积材料的方法，气相沉积方法可包括任何但不限于以下的方 法化学气相沉积(CVD)及物理气相沉积(PVD)，可由本领域技术人员对各气相沉积方法 作出多种变化，气相沉积法的实施例包括热丝CVD、射频CVD、激光CVD(LCVD)、激光切除、保形钻石涂布法、金属有机CVD(MOCVD)、溅镀、热蒸发PVD、离子化金属PVD(IMPVD)、电子束 PVD (EBPVD)、反应性PVD及其类似方法。如本文所用的“化学气相沉积”或“CVD”，是指以蒸气形式在一表面上以化学方式 形成或沉积钻石粒子的任何方法，各种CVD技术在此项技术中为熟知的。如本文所用的“物理气相沉积”或“PVD”，是指以蒸气形式在一表面上以物理方式 形成或沉积钻石粒子的任何方法，各种PVD技术在此项技术中为熟知的。 如本文所用的“钻石”是指一种在晶格中，碳原子以SP3键结于其他碳原子的四面 体配位晶体结构。具体而言，各碳原子由四个其他碳原子围绕，且键结于该四个其他碳原 子，该四个其他碳原子各位于一正四面体的顶点上；此外，在周围温度条件下，任何两个碳 原子之间的键长为1.54埃，且任何两个键之间的角度为109度28分16秒，但实验结果可 能略有改变，钻石的结构及其物理、电学性质在此项技术中为熟知的。如本文所用的“扭曲四面体配位”，是指具不规则性或已偏离如上所述钻石正四面 体结构的碳原子四面体键结结构。该扭曲一般会使一些键结变长及其他键结变短，而且使 键结之间的键角发生变化，另外，四面体的扭曲可改变碳原子的特征及性质，使该种结构的 特征介于以SP3构型键结的碳(亦即钻石)与以SP2构型键结的碳(亦即石墨)的特征之 间，非晶形钻石为此具有以扭曲四面体键结方式键结的碳原子的一个实施例。如本文所用的“类钻碳”，是指一种以碳原子作为主要元素的含碳材料，且其中大 部份的所述碳原子以扭曲的四面体配位键结，类钻碳(DLC)典型地可用PVD法形成，但亦可 使用CVD或其他方法，诸如气相沉积法。值得注意的是，类钻碳材料可包含多种其他元素作 为杂质或掺杂剂，所述其他元素包括但不限于氢、硫、磷、硼、氮、硅、钨等。如本文所用的“非晶形钻石”，是指一种以碳原子作为主要元素，且其中一大部份 的所述碳原子以扭曲四面体配位键结成类钻石碳。在一方面中，非晶形钻石中的碳的量可 为至少约90%，其中至少约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其包含：一母层；以及多个沉积于该母层上的单晶半导体区块，且大致上所有的多个半导体区块的一个裸露表面会沿着共同的平面排列，以形成一个基板表面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋健民，
申请(专利权)人：宋健民，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]