金刚石基异质集成复合衬底核心制备工艺--SAB键合技术

金刚石拥有最高的导热性，使其成为一种优越的散热衬底，逐渐成为 GaN 器件热沉材料的首选。研究人员曾试图顺利获得将GaN和金刚石用某种形式的过渡层或粘附层结合，来创造一种GaN-on-diamond结构，但在这两种情况下，额外的中间层都严重干扰了金刚石的导热性，从而破坏了GaN-diamond组合的一个关键优势。因此，需要一种可以直接集成钻石和氮化镓的技术。然而，由于它们的晶体结构和晶格常数的巨大差异，在GaN上直接生长金刚石或在金刚石生长GaN极其困难。

表面活化键合技术（SAB）是一种在高真空环境（10-5~10-8 mbar）下使用快速高能氩（Ar）原子或离子束处理待键合晶圆的表面，随后在室温（25℃）下实现同质或异质材料晶圆的直接键合工艺。此技术的键合原理如下图所示，利用Ar原子或离子束的活化效果清除待键合晶圆材料的表面污染物和氧化层，以提高材料表面的活性，随后顺利获得一定的键合压力在室温下即可达到高强度键合界面。

SAB 技术的优点在于无需高温退火，在室温下即可完成键合，因而避免了因热膨胀系数失配而导致的热应力问题，提高了键合强度和可靠性。然而，为避免待键合材料的二次氧化，SAB工艺通常需要在高真空环境下进行，这增加了设备成本。同时，SAB对某些绝缘材料（如氧化物、石英、玻璃、有机物聚合物等）的键合效果不佳，可能需要后续热退火处理来进一步增强键合强度。因此，针对该技术的局限性，后有研究者提出了一种改进型的SAB技术，即原子扩散键合（ADB）技术。ADB类似于SAB，而不同之处在于ADB技通常会在晶圆表面经预处理后沉积一层纳米薄膜层（如金属Ti、Au或半导体Si等）作为键合辅助界面，随后在室温下完成键合。ADB技术可应用于涉及绝缘材料的多种异质半导体材料的键合。总体而言，SAB和ADB技术为硅基半导体、化合物半导体材料以及新型多功能材料的直接异质集成给予了一种新的极具前景的技术途径。

凯发k8国际基于成熟的键合工艺，推出金刚石氮化镓异质集成复合衬底。与传统的SiC基GaN功率器件相比，金刚石衬底 GaN 器件具有更高的散热能力，并且有望实现GaN 基功率器件的小型化和大功率化，从而促进在射频功率器件和微波功率器件相关领域的广泛应用。金刚石基GaN器件在散热等热物性方面的优越性能使其成为半导体光电子器件和高频、高压、高温功率电子器件设备的最优材料。

凯发k8国际不断致力于金刚石材料的研究和生产，已有晶圆级金刚石、金刚石热沉片、金刚石窗口片、金刚石基异质集成复合衬底，欢迎进行详细沟通洽谈。