최근 질화 갈륨 (GaN)은 큰 밴드 갭, 높은 열전도율, 높은 전자 포화 드리프트 속도, 그리고 높은 전자 포화 드리프트 속도, 그리고 높은 성능을 가지고 있기 때문에 고주파, 고출력 마이크로파, 밀리미터 파 장치 등에 널리 사용됩니다. 이종 구조의 쉬운 형성. 동시에 다양한 분야에서 GaN 기반 마이크로파 전력 장치의 전력, 주파수, 효율성 및 신뢰성에 대한 더 높은 요구 사항을 제시하고 있습니다. 더 높은 전력과 더 높은 효율로 개발 된 GaN HEMT 장치의 낮은 방열 능력은 장치 성능 향상을 제한하는 중요한 요소가되었으며, 방열 능력은 주로 장치의 기판 재료에 의해 결정됩니다. 다이아몬드 열전도율이 우수하기 때문에 다이아몬드 기반 장치가 사람들의 눈에 들어오고 있습니다.

일반적으로 사용되는 SiC 기반 GaN 마이크로파 전력 장치와 비교하여 다이아몬드 기반 GaN 전력 장치는 더 높은 방열 능력을 가지고 있습니다. 더 작은 크기 및 더 높은 전력 밀도 전력 장치의 실현에서 미래의 RF 전력 장치 및 관련 시스템의 소형화, 통합 및 고전력 응용 프로그램에 이르기까지 다이아몬드의 높은 열전도율에 대한 연구가 점점 더 많이 이루어지고 있습니다.

1.다이아몬드 높은 열전도율

현재 다이아몬드는 자연에서 가장 높은 열전도도 (Si, SiC, 다이아몬드의 열전도율은 각각 150, 390, 1200 ～ 2000W · m-1 · K-1)를 가진 기판 소재로 거의 완벽한 방열성을 가지고 있습니다. 고열 장치에서는 다이아몬드 소재, 특히 다이아몬드 열전도율에 점점 더 많은 관심을 기울이고 있습니다.

넓은 밴드 갭 반도체 재료로서 다이아몬드는 전력 장치, 광전자 장치, 다이아몬드 기반 감지기, 센서, 마이크로 전자 기계 및 나노 전자 기계 장치 등을 준비하는 데 사용할 수 있습니다. 다이아몬드의 열 전달 메커니즘은 격자 진동 및 양자를 통해 열을 전달하는 것입니다. 탄소 원자에 의해 생성되는 진동 에너지는 상대적으로 큽니다. 따라서 다이아몬드 열전도율은 자연의 어떤 재료보다 높으며 방열 응용 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 기판 재료로서 다이아몬드는 수백 나노 미터 크기의 GaN 채널에 증착 될 수 있으므로 트랜지스터 장치가 작동 중에 열을 효과적으로 분산시킬 수 있습니다.

분명히 단결정 및 다결정 다이아몬드의 열전도율은 SiC 및 Si와 같은 일반적인 기판보다 높습니다. 다이아몬드 기판은 GaN 전력 소자의 성능 향상에 영향을 미치는 방열 문제를 효과적으로 해결할 수 있으며, 동일한 크기에서 더 큰 전력 밀도로 GaN 기반 전력 소자를 제작할 수 있습니다.

다결정 다이아몬드의 크기는 더 이상 단일 장치 또는 작은 배열로 제한되지 않으며 배열 크기는 몇 센티미터로 확장 될 수 있습니다. 다양한 장치에서 널리 사용됩니다. 위상 배열 칩에 사용하면 시스템의 신뢰성을 크게 향상시키고 시스템의 크기와 비용을 줄일 수 있습니다. 솔리드 스테이트 전력 증폭기에 사용하면 크기, 비용을 크게 줄이고 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 광대역 통신에 사용하면 칩 크기와 비용을 줄여 신뢰성을 높일 수 있습니다.

2. H 성장 방법으악 Quality DIiamond 재료

더 높은 성장률, 더 높은 품질 및 더 큰 크기의 다이아몬드 기판 재료를 얻기 위해 성장 방법은 끊임없이 혁신하고 개선되고 있습니다. 합성 다이아몬드 열전도도 및 CVD 다이아몬드 열전도도를 성장시키는 방법은 아래에 간략하게 소개되어 있습니다.

2.1합성 다이아몬드 성장 방법

합성 다이아몬드의 방법은 고압 및 고온 방법 (HPHT)과 화학 기상 증착 (CVD)으로 나뉩니다. HPHT 공법으로 제조 된 다이아몬드는 작은 합성 크기, 저 순도, 단일 형태 등 다양한 산업의 요구 사항을 충족 할 수없는 등 많은 문제가있어 적용이 제한됩니다. CVD 방법은 단일 다이아몬드 결정 열전도도, 다결정 열 및 박막 도핑을 생성 할 수 있습니다. 이론적으로 CVD 다이아몬드의 크기는 제한되지 않습니다.

2.2CVD 다이아몬드 성장 방법

CVD 다이아몬드의 제조에는 세 가지 주요 방법이 있습니다 : 고온 필라멘트 CVD (HFCVD) 방법, 직류 플라즈마 제트 CVD (DC-PJ CVD) 방법, 마이크로파 플라즈마 CVD (MPCVD) 방법. 열전도율을 합성하는 첫 번째 방법은 핫 필라멘트 CVD 법입니다. 다이아몬드 필름역사상. 장비 구조가 간단하고 낮은 투자 비용으로 작동하기 쉽습니다. 이 공정은 다이아몬드의 빠른 성장률, 다양한 증착 매개 변수 및 엄격한 요구 사항. 그러나 필라멘트 재료의 오염은 다이아몬드 필름의 증착 품질의 추가 개선을 직접적으로 제한합니다. 1990 년대에 외국 연구자들은 대 면적 고품질 다이아몬드 필름을 준비하는 데 창조적 인 돌파구를 마련했습니다. DC-PJ CVD 방법과 MPCVD 방법을 통해 장비 전력 향상, 증착 면적 확대, 다이아몬드 필름 품질 향상 등 다양한 측면에서 큰 진전이 이루어졌습니다.

최근 MPCVD는 업계에서 가장 널리 사용되고 있으며 향후 대 면적 고품질 IC 다이아몬드 열전도도를 준비하는 데 가장 이상적인 방법으로 간주되고 있습니다.

MPCVD (Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition Technology)의 공진 캐비티에는 내부 전극이 없으므로 전극 방전으로 인한 오염을 방지 할 수 있습니다. 작동 압력 범위가 비교적 넓고 진공 용기 벽에 접촉하지 않고 고밀도, 넓은 면적 및 높은 안정성으로 플라즈마를 생성하여 용기 벽에 의한 필름 오염을 방지합니다.

삼.의 응용 프로그램다이아몬드 열 등록

지금까지 CVD 다이아몬드 열전도도는 다음 세 가지 방법으로 방열 솔루션에 광범위하게 통합 될 수 있습니다.:

독립적 인 단일 다이아몬드 장치는 금속 화 및 용접으로 결합됩니다 (예 : Ti / Pt / Au 스퍼터링 금속 증착 및 AuSn 공융 용접 사용).

조립식 웨이퍼는 여러 장치를 지원하므로 장치 제조업체가 웨이퍼를 대량으로 처리 할 수 ​​있습니다 (예 : 금속 화 및 배치;

다이아몬드 코팅을 직접 사용합니다.

자세한 내용은 이메일로 문의하십시오victorchan@powerwaywafer.com 과powerwaymaterial@gmail.com.