日本住友电气工业株式会社（Sumitomo Electric）近日宣布，其与大阪公立大学的研究团队在功率半导体领域取得重大突破——成功在直径两英寸的多晶金刚石（PCD）基板上研制出高性能氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管。
该创新成果通过革命性散热架构设计，将器件热阻降至传统硅基方案的四分之一、碳化硅基方案的二分之一。极大改善了无线通信中高频半导体GaN晶体管的散热性能，从而提升了其工作频率和输出能力。
source：住友电工
随着无线通信需求的不断增长，对于GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的要求也越来越高，尤其是对其频率和输出功率的需求。然而，设备的自发热问题限制了其输出，进而影响了信号传输，降低了通信性能和可靠性。
为了解决这一问题，大阪公立大学通过利用金刚石的高热导率，成功提升了GaN HEMT的散热特性。
一般来说，GaN HEMT通常使用硅（Si）或碳化硅（SiC）作为衬底。然而，由于金刚石的热导率极高（是硅的12倍，碳化硅的4-6倍），金刚石作为衬底可以将热阻分别降低至1/4和1/2。不过，多晶金刚石由于晶粒较大且表面粗糙度较差，难以直接与GaN层结合。住友电工采用了先进的金刚石衬底抛光技术，将表面粗糙度降低至传统技术的一半，并结合大阪公立大学的技术成功将GaN层从硅衬底转移到多晶金刚石上。
这项技术的成功验证了GaN结构在多晶金刚石上的可行性，并进一步提升了散热特性的一致性。（集邦化合物半导体整理）
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