聚焦科技前沿，盘点金刚石和氮化铝宽禁带半导体的科研热点！

化合积电依托在金刚石和氮化铝等产品的优势，与清华大学、北京大学、西安电子科技大学、厦门大学、日本大阪大学、韩国亚洲大学、中国科学院下属诸多研究所等国内外高校、科研机构和技术领先企业等开展了广泛的合作。科研团队始终瞄准世界科技前沿，引领科技发展方向，作为行业风向标，让我们一起聚焦关于金刚石和氮化铝的最新研究热点。

金刚石具有已知材料中最高的热导率（2000W/m·k），以金刚石作为散热衬底与器件直接键合是减小热阻的理想选择。键合技术是通过化学和物理作用将已镜面抛光的同质或异质的晶片紧密的结合起来。目前，金刚石晶圆键合研究较为多见的是金刚石与GaN、Si等材料键合。

目前金刚石晶圆键合的方法有三种：1.通过粘附层；2.分子束外延生长金刚石；3.等离子体活化低温直接键合。其中，第3种方式的界面热阻和内应力都极小，可有效改善半导体器件的散热性能，而引起了广泛的研究。

研究表明，金刚石的平整度及粗糙度影响着键合的质量。化合积电为国内外多个研究团队提供多晶金刚石晶圆，并助力晶圆键合取得成功。值得一提的是，化合积电独创等离子体反应离子刻蚀和机械/化学机械抛光工艺，经过研磨抛光后的金刚石生长面表面平整如镜，光泽度极高，表面粗糙度Ra＜1nm。

常用的热沉材料有陶瓷氮化铝、复合材料钼铜或者金属铜等，其中陶瓷氮化铝热导率为170-230 W/m·k，复合材料钼铜的热导率为160-270W/m·k，两者热导率都低，难以实现良好的散热效果，金属铜的热导率为400W/m·k，热膨胀系数较大，易造成比较严重的热失配问题。

CVD金刚石则是绝佳的热沉材料，在室温下金刚石具有最高的热导率，是铜的5倍，又是良好的绝缘体，因而是射频器件、功率器件、电力电子器件、光电器件、激光器等的理想散热材料。

为了更好满足客户需求，化合积电从产品制造商转变为金刚石散热方案提供商，不断丰富和完善产品线，就金刚石热沉方面，延伸金属化服务，面向客户提供溅射沉积金属层，亦或是溅射沉积金属图案，以及焊料层等，为金刚石与芯片焊接等后道工序提供便利。

如果想要改善GaN薄膜的晶体质量，可以选择生长良好的AIN薄膜作为GaN的缓冲层（AIN与GaN有更好的晶格匹配和热匹配）。通过将AlN的溅射和PVD生长应用于LED的制造，是未来发展很有潜力的技术路线之一。经应用端验证，化合积电高品质蓝宝石基氮化铝（AlN On Sapphire）能够大幅提升UVC LED产品良率和稳定性，助力产品性能提升。

化合积电协助北大等研究团队，通过引入PVD原位生长的AlN层，提高硅基GaN-HEMT的MOCVD外延效率。在沉积低密度的大AlN核后，通过延迟聚结的三维生长模式添加GaN，实现无裂纹外延层制备。研究表明，采用高质量的AIN，有利于实现高质量、无裂纹的厚GaN膜生长，同时助力降低RF损耗。

除了蓝宝石基氮化铝和硅基氮化铝，化合积电在GaN on Diamond 外延生长中，通过特殊工艺生长氮化铝AIN作为GaN外延层生长的缓冲层，全球首创金刚石基氮化铝（AlN on Diamond），在被氮化铝薄膜覆盖的金刚石衬底上，成功生长AlGaN/GaN外延。

氮化铝AlN具有的优良的压电性能、高的表面声波传播速度（c轴方向理论上可达6000m/s）和较高的机电耦合系数，是GHz级声表面波器件的优选压电材料。

化合积电协同谐振器、滤波器、传感器等研究方向的行业领先科研团队，提供高质量氮化铝压电材料。在发挥氮化铝薄膜优良的压电性能的同时，完美兼容其他半导体材料。