上海微系统所在IEDM2024上发布晶圆级金刚石基氧化镓阵列化单晶薄膜及高性能射频器件制备研究进展

上海微系统所异质集成XOI团队和南京电子器件研究所超宽禁带半导体研究团队合作，在金刚石基氧化镓异质集成材料与器件领域取得突破性进展。该研究成果于12月9号在第70届国际电子器件大会（IEDM 2024）以口头报告形式发表“First Demonstration of Wafer-level Arrayed β-Ga₂O₃ Thin Films and MOSFETs on Diamond by Transfer Printing Technology”。博士生赵天成、南京电子器件研究所郁鑫鑫高级工程师、徐文慧助理研究员为本论文共同第一作者，徐文慧助理研究员、欧欣研究员、南京电子器件研究所李忠辉研究员为论文共同通讯作者，上海微系统所为第一完成单位。

氧化镓在宽/超宽禁带半导体材料中热导率（0.1-0.27 W/m·K）最低，不到硅材料的1/5，这使得氧化镓器件在大功率工况下面临严重自热效应和寿命短等可靠性问题。金刚石是自然界已知热导率最高的材料，是大功率、射频器件的理想热沉衬底材料，将金刚石用于异质集成正在成为大功率器件热管理的重要研究方向，如图1所示。然而，金刚石与氧化镓等功率、射频半导体材料晶格失配度大，且金刚石晶圆形貌和表面平整度差，这使得通过直接外延生长和晶圆键合实现金刚石基异质集成材料面临巨大挑战。