在导热和导电掩模上具有ＥＬＯＧ的半导体结构制造技术

一种半导体结构包括衬底、处于衬底上的导热和导电掩模、以及处于导热和导电掩模上的外延横向过生长（ＥＬＯＧ）材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在导热和导电掩模上具有ELOG的半导体结构
技术介绍
异质外延通常被用于在未被晶格匹配的衬底上生成不同种类的材料的分层结构， 并且另外将不会在衬底上形成高质量外延层。例如，因为在GaN和蓝宝石或者蓝宝石上硅之间的相对高程度的晶格失配，所以氮化镓(GaN)并不在由蓝宝石(Al2O3)或者蓝宝石上硅 (SOS)构成的衬底上形成阱。晶格失配通常导致在GaN中的缺陷和位错。为了克服这些问题，典型地，外延横向过生长(印itaxial lateral overgrowth (ELOG))被用于通过在晶体衬底上的电介质材料中的沟或者孔，在另一材料上形成GaN材料，或者其他材料。通过诸如，GaN、磷化铟(InP )、砷化镓(GaAs )等的外延横向过生长(ELOG )材料110 和衬底120的异质外延而形成的传统的结构100的示例被显示在图1中。如在此所示地， 结构100的横截面视图示出的是使用电介质材料在衬底120上生成掩模130。在没有杂乱标记的情况下显示ELOG材料110，以更加清楚地示出其相对于掩模130的位置。结构100还被描绘为包括在电介质掩模130中的沟132，其典型地为几个微米宽。 ELOG材料110从籽晶材料层120生长出沟132之外。更加具体地，ELOG材料110从沟132 生长，并且扩展出沟132之外，并且跨越电介质掩模130的部分，如图1中所示。使用电介质材料来形成掩模130，因为其能够耐受生长ELOG材料110所要求的相对高的温度，并且还使得ELOG材料110在其上横向生长的合适的表面变得可能。作为比较，典型地，传统的金属不能被用作掩模130，因为在ELOG材料适当地生长所需的温度下，金属倾向于熔化或者与ELOG材料形成合金。关于ELOG材料110形成的一个问题在于，随着ELOG材料110生长出沟132之夕卜， 在从竖直延伸到横向过生长的转变中通常会产生缺陷112。然而，随着层扩展到电介质掩模130上方，材料品质倾向于增加。为了避免缺陷112，典型地将器件140构建在ELOG材料 110的翼部(wing portion) 114上，或者翼部114形成器件140的部分，其通常与缺陷112 横向隔开。该构造导致在结构100中的某些不期望的特征。例如，因为如箭头142所指示的那样，电流必须沿着ELOG材料110的翼114流动， 并且然后通过沟132中包含的材料110，所以电介质掩模130的绝缘特性使得电流聚集和热量聚集。此外，在器件140中产生的热也必须流过该路径，以通过衬底120来变得消散。 这对于电流或者热流动而言不是理想的路径，因为其限制了热和电流的流动，并且通常导致过热，这会损害器件140的功能。此外，电流聚集导致非均勻的电流，并且器件140的性能因此受到影响。电流和热量聚集最终限制了可以使用电介质掩模来加以构建的器件的适用性，并且通常需要额外的散热解决方案，其增加了与实现结构100相关的成本，以及结构 100的尺寸。附图说明通过示例来示出实施例，并且实施例不限于以下(一幅或多幅)附图，在附图中，相同的标号指示相同的元件，其中图1示出了传统的半导体结构的一部分的横截面侧视图；图2示出了根据本专利技术实施例的半导体结构的一部分的横截面侧视图； 图3A和图3B分别示出了根据本专利技术实施例的半导体结构的部分的横截面侧视图； 图4描绘了根据本专利技术实施例的半导体结构的一部分的横截面侧视图；以及。具体实施例方式出于简单和示例的目的，实施例的原理通过主要参考其示例来加以描述。在以下的描述中，对许多特定的细节进行描述，以便提供对实施例的彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，实施例可以在不局限于这些特定细节的情况下加以实施。在其他的示例中，公知的方法和结构将不会被详细描述，以免不必要地使实施例的描述模糊。本文公开的是如下的半导体结构，其包括形成在导热和导电掩模上的ELOG材料。 导热和导电掩模可以由碳纳米结构或者石墨烯(graphene)来形成。与采用电介质掩模的传统ELOG结构相比较，在其上形成ELOG材料的掩模的导热和导电特性通常使得热和电流能够更容易地在位于ELOG材料上的器件与上面放置有导热和导电掩模的衬底之间进行传导。首先参考图2，其中示出了根据实施例的半导体结构200的一部分的横截面侧视图。应该理解的是，在不脱离半导体结构200的范围的情况下，半导体结构200的所述部分可以包括额外的组件，并且本文描述的某些组件可以被移除和/或更改。如图2中所示，半导体结构200包括外延横向过生长(ELOG)材料210、衬底220、 以及导热和导电(TEC)掩模230。ELOG材料210通常由诸如GaN, GaInN, GaAlN, A1N、InN, InP、InGaAsP, InGaAs、GaAs、AlGaAs、Si、SiGe以及所有可能的III-V族及其合金等的生长材料来组成，其最初竖直地在衬底220上的沟232中生长失配的晶格，并且然后横向地和竖直地生长到TEC掩模230上方。因此，以与针对电介质掩模130上的ELOG生长(图1)的上述方式相似的方式，通过竖直地生长出沟232之外，并且通过横向扩展到TEC掩模230的部分上方，来形成ELOG材料210。衬底220由诸如SiC、蓝宝石、Si、Ge等的任何合适的晶体材料来组成。TEC掩模 230覆在衬底220上，并且提供用于ELOG材料210的足够的表面，以通过ELOG处理从在TEC 掩模230中形成的沟232形成。如名字所意指的那样，TEC掩模230由如下的一个或者多个材料来形成，所述材料能够导电和导热的程度超过在传统的ELOG结构中使用的电介质材料。合适的导电和导热程度的示例是，例如，与金属的程度相似或者超过金属的程度的导电和导热程度，其中，所述金属诸如为铜等。根据实施例，TEC掩模230由石墨烯或者诸如纳米管或其他形状的纳米级结构的碳纳米结构组成，其能够以与传统结构中所采用的电介质材料130 (图1)相比更高的程度来传导电流和热。根据进一步的实施例，TEC掩模230由相对高密度的碳纳米结构组成，以基本上防止ELOG材料210形成由从衬底220的竖直生长而导致的额外的缺陷。因此，在该实施例中，形成TEC掩模230的碳纳米结构具有足够高的密度，以基本上防止ELOG材料210的翼 214在ELOG处理期间具有相对大数量的缺陷。作为示例，如果以基本上阻止器件240适当地附接到翼214的方式，将翼214形成为具有由于从衬底220竖直地生长翼214而导致的大量缺陷，则认为碳纳米结构是不够密集的。例如，如果在缺陷之间不存在足量的空间来使5得器件240能够处于翼214上而不与缺陷接触，则可以认为器件240不能够适当地附接到翼 214。与传统结构相比，通过在TEC掩模230中使用碳纳米结构或者石墨烯，在器件240 和衬底220之间的电传导和热传导可以更加容易地发生。与传统结构相比，出现电传导和热传导方面的增加，这是因为通过比传统结构100的沟132中包含的材料大很多的面积(在 TEC掩模230上方)来传导电流和热。此外，碳纳米结构和石墨烯材料适合于ELOG处理，因为其能够耐受发生ELOG处理通常所需的相对高的温度。在图2中，利用虚线示出了器件240，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种半导体结构，包括：衬底；处于所述衬底上的导热和导电掩模；以及处于所述导热和导电掩模上的外延横向过生长（ＥＬＯＧ）材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：SY王，
申请(专利权)人：惠普开发有限公司，
类型：发明
国别省市：US