該創(chuàng)新成果通過(guò)革命性散熱架構(gòu)設(shè)計(jì),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(wú)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(wú)線通信需求的不斷增長(zhǎng),對(duì)于GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)的要求也越來(lái)越高,尤其是對(duì)其頻率和輸出功率的需求。然而,設(shè)備的自發(fā)熱問(wèn)題限制了其輸出,進(jìn)而影響了信號(hào)傳輸,降低了通信性能和可靠性。
為了解決這一問(wèn)題,大阪公立大學(xué)通過(guò)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(lái)說(shuō),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(guò),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(xiàng)技術(shù)的成功驗(yàn)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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