金刚石热沉片
，，，，助力集成电路芯片平稳运行

近年来，，随着电子器件性能的快速发展，，，有效清除集成电路芯片(如 CPU 和 GPU)产生的热量对保证系统的持续、、、稳定和平稳运行越来越重要。。
。为承担散热这一基本任务，，，，将器件的工作温度维持在一个理想的水平
，
，，开发高传热性能的散热材料成为目前的一个研究热点。。。

金刚石的热导率超过 Si 材料的 10 倍，，此外，
，，
，与 GaN 相比，，金刚石的载流子迁移率和击穿电场更高。。。。因此，
，，，为提高半导体器件的散热能力
，，，，将金刚石片或膜作为热沉，
，已被广泛认为是未来的散热方案之一。
。。无论是单晶金刚石
，，，，还是多晶金刚石
，，，其热导率均远大于其他衬底材料，，可作为替代其他散热衬底材料的更优方案
。。。。

金刚石具有超高热导率，，若能与半导体直接连接，，，，则可充分发挥金刚石热导率高的特性。。金刚石和半导体器件的直接连接方式是先利用外延生长工艺在衬底上沉积半导体材料，
，，，然后去除衬底，
，并与金刚石衬底进行低温键合。
。一方面，，，，该方案避免了直接外延生长需要的高温，，降低了热膨胀失配导致的高密度位错；另一方面，，该方法不需要沉积金刚石的氢等离子体环境，，，，避免了半导体器件本征性能的降低
。
。。。此外，，无论是聚晶金刚石，，还是单晶金刚石
，，，都可作为低温键合的热沉基板，，，这大大降低了制备金刚石衬底的难度。。。而且，，，半导体外延层和金刚石热沉基板因可在键合前独立制备，，故可精简金刚石基半导体器件工艺。
。。。

目前
，
，，金刚石基半导体器件工艺可在 300 ℃以下
，
，甚至室温，，进行器件的直接键合，，大幅提高了半导体器件的散热能力。。。
。在该方法中，，GaN 缓冲层厚度减小，，成核层被消除，，SiC 衬底通过低温键合技术被高导热性的金刚石代替。。。
。通过这种设计使 GaN 器件的热源在金刚石衬底的 1 μm 内，，
，
，显著降低了器件热阻。。该研究以一层 SiN 作为结合界面层，，
，，其接触界面的热阻低至2.5×10－9 m2·K·W－1
。
。
。。通过连续波直流测试发现，，GaN HEMT 转移到金刚石衬底上后
，，，
，器件直流性能未发生明显退化
，，，，一定程度上说明了转移过程中的应力控制及键合界面热阻控制取得了成效
。。

圣宝莱生物是一家专注于宽禁带半导体材料研发、、生产和销售的国家高新技术企业
，，，核心产品有多晶金刚石(晶圆级金刚石、、金刚石热沉片、
、金刚石窗口片、、金刚石基复合衬底)、、单晶金刚石(热学级
、、、光学级、、
、电子级、
、、硼掺杂)和金刚石复合材料等
，，引领金刚石及新一代材料革新，，，
，赋能高端工业化应用
，
，
，，公司产品广泛应用于激光器、、、GPU/CPU、、
、、医疗器械、、5G基站、、、大功率LED、
、新能源汽车、
、、新能源光伏、、航空航天和国防军工等领域。。
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