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    金刚石热沉衬底:GaN射频器件提升性能的关键

    时间:2024-02-20浏览次数:1876

    随着5G时代的到来,,,为满足高频、、、、高功率的需求,,,GaN射频器件逐渐成为通信卫星等领域的重要候选者。。但这种巨大的能量也会在芯片区域产生大量的热,,,,这些热量如果不能及时散出,,,将会导致器件的稳定性与可靠性下降,,,严重影响器件性能的发挥,,,甚至会造成器件失效。。。

     

    目前GaN射频器件的衬底材料主要为SiC,,,,虽然SiC材料有较高的热导率(350W/m.k.),,,但是,,仍然无法满足器件的散热需求,,,只能发挥 20%~30%的理论性能。。因此,,,,提升GaN器件的散热能力,,,是进一步增强器件功率密度和转换效率的关键。。。

     

    金刚石是自然界中已知热导率最高的材料,,同时其具有非常稳定的物理和化学性能。。金刚石热导率最高可达2 000 W/m.k.以上,,其热导率是GaN生长常用的衬底材料SiC的5倍多,,,,Si的13倍多,,,,蓝宝石的57倍多。。。。因此,,金刚石是GaN器件最理想的衬底材料。。。。

     

    目前,,采用金刚石作为散热衬底解决GaN器件散热问题的技术主要有两种。。。。第一种是异质键合技术,,,第二种是GaN上直接生长金刚石技术,,,这种技术可以使金刚石能够尽可能近地与GaN功能层接触,,,并且可以获得较低的界面热阻。。

     

    通过测试表明,,,, 与SiC基GaN HEMT器件相比,,,金刚石基GaN HEMT器件的输出功率密度可提升将近30%。。。这一结果表明,,由金刚石作为散热衬底制备成的GaN HEMT器件可实现大功率、、、高频率、、、、超低能耗等优异性能,,,在新一代固态微波功率器件领域有巨大的应用潜力。。。。


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    星樽采用MPCVD制备高质量金刚石,,,现已有成熟产品:晶圆级金刚石、、金刚石热沉片、、、金刚石窗口片、、、金刚石基异质集成复合衬底等,,,,其生产的晶圆级金刚石Ra<1nm,,,,金刚石热沉片热导率1000-2000W/m.k,,,客户已经证明,,采用星樽的金刚石作为衬底材料,,可以有效地散热,,,从而降低过热风险,,,延长电子设备的使用寿命。。

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