微电子所在氮化镓—金刚石异质集成方面取得新进展！

近日，微电子所高频高压中心刘新宇研究员团队与日本东京大学盐见淳一郎团队合作，在氮化镓（GaN）—金刚石晶圆键合技术领域取得了新进展。

据介绍，该项研究创新地使用了表面活化键合法（SAB），以纳米非晶硅为介质在室温下达成了氮化镓—金刚石键合，系统揭示了退火中键合结构的界面行为及其影响热导和热应力的机理，发现了纳米非晶硅层在退火中再结晶从而降低界面热阻的现象，展现了该键合技术在热导、热应力控制及可靠性方面的明显优势。

GaN-diamond异质键合界面及残余热应力变化

Source：中科院微电子研究所

本研究通过溅射沉积纳米非晶硅层结合离子束表面活化方法达成了GaN在金刚石上的异质集成，采用时域热反射（TDTR）和透射电镜对不同厚度纳米非晶沉积层样品的键合界面在退火前后进行了测试与表征，深度剖析了其成分与组织的演变行为及其对界面热导的影响。

研究发现，虽然较薄纳米非晶硅层在室温键合后有较低热阻，但由于高温退火对非晶层的消除，以及不同厚度非晶硅层在元素偏聚、结晶度和内应力上的差异，高温退火后，较厚的非晶硅层反而具有更低的热阻。

此外，拉曼光谱检测显示，退火前后金刚石衬底上GaN层的热应力分别低于30 MPa及230MPa。