增强GaN/3C-SiC/金刚石结构的散热性能以适应实际器件应用

热管理在当代电子系统中至关重要，而金刚石与半导体的集成提供了最有前途的改善散热的解决方案。然而，开发一种能够充分利用金刚石的高导热性、承受高温退火工艺并实现大规模生产的技术是一项重大挑战。

近日，第九届国际第三代半导体论坛（IFWS）&第二十届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA）在厦门国际会议中心召开。期间，“超宽禁带半导体技术”分会上，大阪公立大学副教授梁剑波做了“增强 GaN/3C-SiC/金刚石结构的散热性能，以适应实际器件应用”的主题报告，分享了最新研究成果。涉及晶体生长法在金刚石上生长GaN、金刚石结构上的晶片键合GaN、键合第一器件制造工艺、表面活性键合制备Si/金刚石界面、金刚石衬底上GaN高电子迁移率晶体管的制备等内容。

报告指出，采用SAB法将硅衬底上生长的AlGaN/GaN/3C-SiC薄膜有效地转移到金刚石衬底上，并在金刚石衬底上成功地制备了GaN-HEMT。结合界面表现出非凡的坚固性，能够承受各种器件制造工艺。3C SiC/金刚石界面处的热边界电导测量值为119 W/m2∙K，这标志着比当前标准有了显著进步。GaN HEMT o金刚石由于其高效的散热特性而表现出优异的输出特性。

其研究展示了在Si上生长的 AlGaN/GaN/3C-SiC 层成功转移到大尺寸金刚石基板上，然后在金刚石上制造GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)。值得注意的是，即使在 1100 °C退火后也没有观察到3C-SiC/金刚石键合界面的剥落，这对于金刚石上高质量的GaN晶体生长至关重要。

3C-SiC-金刚石界面的热边界传导代表着相对于当前技术水平的重大进步。与 Si 和 SiC 衬底上制造的GaN HEMT 相比，在金刚石衬底上制造的 GaN HEMT 具有最大漏极电流和最低表面温度。此外，与其他类似结构相比，金刚石衬底上的 GaN HEMT 与 SiC 相比热阻降低率最为显着。这些结果表明，金刚石技术上的 GaN/3C-SiC 具有巨大的潜力，可以彻底改变电子系统的开发，并提高热管理能力。

审核编辑：刘清