大尺寸超高导热金刚石生长及应用技术

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大尺寸超高导热金刚石生长及应用技术材料基础科学、材料前沿热点口能源材料、信息电子材料、无机非金属材料。

关键词： 金刚石，散热，半导体

目录

应用领域

高功率密度器件

成果简介

利用金刚石高热导率的特性，采用键合方法实现金刚石晶片为半导体衬底散热，或于半导体器件表面实现金刚石散热膜层制备，采用自组装形核方法，提升异质表面金刚石形核密度，增加成膜致密性。实现低温制备纳米/微米金刚石膜层，采用红外无接触循环退火方法大幅降低金刚石与氮化镓等异质材料的界面应力，实现高导热金刚石层对器件表面的全覆盖。建立了以低熔点纳米银、金为主的低温键合材料体系。对大尺寸高粗糙金刚石表面金属化后，采用纳/微米银浆低温连接，实现低热阻、高结合率(>98%)、低孔隙率(<11%)的快速连接，通过了温循(-40℃~150℃)、高低温等可靠性应用验证。

经济效益与社会效益

本技术契合节能减排、智能制造等国家新兴重大战略的需求；推进了第四代半导体产业的进程，打破了“瓦森纳协定”的封锁，为我国在超宽禁带半导体材料实现弯道超车、占领国际产业发展制高点打下坚定基础。该技术可改变传统散热策略，实现5倍于传统铜基散热方案，可应用于新能源汽车、手机、高功率5G基站等领域中的大功率器件高效散热。