日本国立物质材料研究所:金刚石作为散热材料在氮化镓基电子器件中的应用

发表时间:2021-11-10 13:35作者:化合积电网址:http://www.csmc-semi.com

近年来,随着氮化镓(GaN)基微波功率器件输出功率的提高及器件尺寸的缩小,散热问题已成为制约其可靠性和稳定性的重要因素之一。在目前所知的天然物质中,金刚石具有最高的热导率,是制备GaN基电子器件不可或缺的散热材料,在高频高功率AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的散热方面极有应用潜力。


实现GaN on diamond结构主要有以下3种途径:1,键合法;2,在GaN外延层或HEMT器件上外延生长金刚石;3,在金刚石衬底上外延生长GaN器件。由于GaN和金刚石之间具有较大的晶格失配和热失配,这3种方法制备的GaN on diamond都面临应力大、界面粗糙和热边界电阻大等问题。其中,界面热阻的存在,使得热量集中在GaN和金刚石的界面,极大影响了器件的可靠性。


 用于HEMTs器件的氮化镓/金刚石晶圆


日本国立物质材料研究所桑立雯研究员团队总结不同方法所制备的GaN on Diamond结构,以及其对器件性能的影响,详细介绍不同制备方法测量得到的界面热阻,同时提出解决思路。相关的成果以“Diamond as the heat spreader for the thermal dissipation of GaN-based electronic devices ”为题,发表在Functional Diamond 杂志上。

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