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金刚石热沉片,GaN功率器件散热的最好帮手!

发表时间:2022-08-02 16:07作者:化合积电网址:http://www.csmc-semi.com

据统计,由热量集中引起的GaN功率器件故障占总故障率的55%。每当功率器件破损或者是因热量导致器件烧坏的时候,你有没有想过换一种新的散热材料而不是继续花费大价钱去将这个因故障而不能继续运转的器件重新修复?那么,什么新的散热材料才能让你入手不亏呢?朋友们请看过来,金刚石热沉片将会让你大吃一惊!

金刚石,为人类所发现已经有两千多年的历史,素有“宝石之王”的美誉,然而其价值远不止于此。它带隙宽、热导率高、击穿场强高、载流子迁移率高、耐高温、抗酸碱、抗腐蚀、抗辐照,优越的性能使其在高功率、高频、高温领域等方面发挥重要作用。顾名思义,金刚石当然可以应用于GaN功率器件。


目前,受GaN 器件衬底和外延材料导热能力所限,传统封装级散热技术无法在器件大功率运行时有效提升散热性能,因此需要从器件内部入手改进GaN 器件的热管理能力。

实验研究表明:集成到GaN 中的 SiC 和金刚石等基板可以改善热管理。对于相同的功率密度,金刚石上的 GaN 可以使通道温度较于GaN-on-SiC至少降低 40%,这将使器件寿命增加约 10 倍。

图1   不同衬底上运行的GaN晶体管耗散相同功率的红外图像显示图

在不同衬底上运行的GaN晶体管耗散相同功率的红外图像显示:GaN-on-Diamond是其中工作温度最低的,因为衬底和栅极之间的温升降低了,可以用于在更热的环境温度下工作。另研究表明:在室温下金刚石与氮化镓(GaN)结合,可以承受1000℃的热处理,使其大幅改善GaN HEMT热管理,从而降低器件的工作温度,因而是GaN HEMT高温制造工艺的理想材料。

目前Diamond & GaN 三种结合方式:

1.GaN/金刚石键合GaN HEMT制备完成后,转移键合到金刚石衬底上。

2.Diamond on GaN在GaN HEMT结构上生长金刚石。

3.GaN on Diamond在金刚石衬底上直接外延生长GaN结构。

化合积电金刚石热沉片和晶圆级金刚石产品技术指标达到世界领先的水平,晶圆级金刚石生长面表面粗糙度Ra<1nm,金刚石热沉片的热导率达1000-2000W/m.K。通过与GaN键合,也可以有效地降低器件的温度,提高器件的稳定性和寿命。此外还有核心产品金刚石基氮化镓外延片、金刚石基氮化铝薄膜等。作为半导体行业的先锋,我们为您提供最全方位的金刚石热管理服务方案。


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