热管理用3英寸硅衬底金刚石薄膜的制备

金刚石膜材料用作GaN电子器件散热器具有巨大潜力,低应力、大尺寸、高质量、原子级光滑表面的金刚石膜层是GaN器件的整体传热能力提升的关键。本研究提出了一种用于3英寸(1英寸=2.54 cm)硅衬底多晶金刚石薄膜的生长和晶圆级抛光技术,用以实现大尺寸金刚石膜材料在散热器方向上的应用。首先对微波谐振腔内的等离子体进行多物理场自洽建模,通过仿真模拟技术分析2.45GHz多模椭球谐振腔微波等离子体化学气相沉积(Microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)装置沉积大尺寸金刚石薄膜的可行性,并优化生长工艺参数。然后对金刚石薄膜进行研磨抛光处理,以满足GaN器件的键合需求。模拟结果表明,输入相同的微波功率,腔室压强增大导致等离子核心电子和原子H数密度增加,但径向分布均匀性变差。在优化的工艺条件下沉积了金刚薄膜。实验结果表明,金刚石薄膜厚度不均匀性为17%。较高的甲烷浓度导致金刚石晶粒呈现以(111)晶面为主的金字塔形貌特征,并伴有孪晶的生成。Raman光谱中金刚石一阶特征峰半峰全宽(Full width at half maximum,FWHM)...     

GaAs pHEMT外延层转移技术研究

<正>随着化合物半导体技术日益成熟,利用晶体管级异构集成技术在同一芯片内实现Si CMOS与化合物半导体的集成以获得最佳的电路/系统性能,既是技术发展的内在需求也是后摩尔时代的必然趋势。南京电子器件研究所开展了基于外延层转移技术的晶体管级异构集成方面的研究,在国内首次将1.5|im厚的76.2 mm(3英寸)GaAs pHEMT外延层薄膜完整地剥离并转移到Si衬底上(如图1所示),     

晶体管级异质集成技术及其典型应用

晶体管级异质集成是后摩尔时代半导体微波器件技术发展的重点方向。介绍了针对平面和纵向两类不同结构器件分别开发的介质键合和金属键合两套外延层转移晶体管级异质集成工艺,研制出基于介质键合工艺的金刚石衬底GaN HEMT微波功率器件和基于金属键合工艺的SiC衬底GaAs PIN限幅器电路。测试结果表明,与常规的SiC衬底GaN HEMT器件相比,金刚石衬底GaN HEMT器件在高热耗工作下器件热阻减小超过50%,连续波工作输出功率和功率附加效率分别提高0.77 dB和5.6个百分点;与常规工艺的GaAs衬底限幅器相比,18～40 GHz SiC衬底GaAs PIN限幅器单片电路限幅电平基本一致,插入损耗改善约0.2 dB,耐功率能力提高3 dB以上。     

基于外延层转移的GaAs PIN与Si异构集成技术

<正>南京电子器件研究所采用外延层转移技术在国内率先开展了晶体管级异构集成方面的研究,并于2013年突破了超薄外延层的剥离技术、异质圆片的键合技术等异构集成关键技术,成功地将3μm厚的76.2 mm(3英寸)GaAs外延层薄膜完整地剥离并转移到Si衬底上(如图1所示),并进行了Si基GaAs PIN二极管的制备。测试表明,Si基GaAs PIN二极管性能与GaAs基PIN二极管性能相比没有发生退化(如图2所示),且具有较好的片内一致性(如图3所示),这说明整套外延层转移工艺并未对外延层的质量产生影响。     

晶圆级柔性高性能GaN HEMT及InP HBT器件

通过研究基于临时键合与解键合工艺的GaN、InP等材料无损剥离和晶圆级柔性集成等关键技术，提出了解决当前柔性化合物半导体器件普遍存在的转移后器件性能退化严重和大面积批量制造困难等问题的方案，制备出100 mm(4英寸)柔性GaN HEMT器件和75 mm (3英寸)InP HBT器件。其中，柔性GaN HEMT器件的饱和电流衰减仅为8.6%，柔性InP HBT器件的电流增益截止频率和最高振荡频率分别达到了358 GHz和530 GHz。表明采用本文介绍的柔性化方法制备的柔性电子器件在高频大功率等领域具有较好的应用前景。