热管理用3英寸硅衬底金刚石薄膜的制备 |
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作者姓名: | 杨志亮 杨鏊 刘鹏 陈良贤 安康 魏俊俊 刘金龙 吴立枢 李成明 |
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作者单位: | 1. 北京科技大学新材料技术研究院;2. 北方工业大学机械与材料工程学院;3. 中国电子科技集团公司第五十五研究所,固态微波器件与电路全国重点实验室 |
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基金项目: | 国家自然科学基金(52172037,52102034); |
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摘 要: | 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)...
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关 键 词: | 金刚石薄膜 MPCVD 晶圆级抛光 |
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