日本住友電氣工業(yè)株式會社（Sumitomo Electric）近日宣布，其與大阪公立大學(xué)的研究團(tuán)隊在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域取得重大突破——成功在直徑兩英寸的多晶金剛石（PCD）基板上研制出高性能氮化鎵（GaN）高電子遷移率晶體管。
該創(chuàng)新成果通過革命性散熱架構(gòu)設(shè)計，將器件熱阻降至傳統(tǒng)硅基方案的四分之一、碳化硅基方案的二分之一。極大改善了無線通信中高頻半導(dǎo)體GaN晶體管的散熱性能，從而提升了其工作頻率和輸出能力。
source：住友電工
隨著無線通信需求的不斷增長，對于GaN高電子遷移率晶體管（HEMT）的要求也越來越高，尤其是對其頻率和輸出功率的需求。然而，設(shè)備的自發(fā)熱問題限制了其輸出，進(jìn)而影響了信號傳輸，降低了通信性能和可靠性。
為了解決這一問題，大阪公立大學(xué)通過利用金剛石的高熱導(dǎo)率，成功提升了GaN HEMT的散熱特性。
一般來說，GaN HEMT通常使用硅（Si）或碳化硅（SiC）作為襯底。然而，由于金剛石的熱導(dǎo)率極高（是硅的12倍，碳化硅的4-6倍），金剛石作為襯底可以將熱阻分別降低至1/4和1/2。不過，多晶金剛石由于晶粒較大且表面粗糙度較差，難以直接與GaN層結(jié)合。住友電工采用了先進(jìn)的金剛石襯底拋光技術(shù)，將表面粗糙度降低至傳統(tǒng)技術(shù)的一半，并結(jié)合大阪公立大學(xué)的技術(shù)成功將GaN層從硅襯底轉(zhuǎn)移到多晶金剛石上。
這項技術(shù)的成功驗證了GaN結(jié)構(gòu)在多晶金剛石上的可行性，并進(jìn)一步提升了散熱特性的一致性。（集邦化合物半導(dǎo)體整理）
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