金刚石助力半导体器件散热

文摘   2024-11-11 17:50   北京  

12月5-7,由DT新材料主办的第八届国际碳材料大会暨产业展览会(Carbontech 2024)将在上海新国际博览中心隆重举办。同期针对半导体与加工主题特设4大论坛,宽禁带半导体及创新应用论坛、超硬材料与超精密加工论坛、金刚石前沿应用与产业发展论坛、培育钻石论坛,已邀请国内外知名专家和企业莅临交流,欢迎报名。

扫码,立即预报名,了解详情

联系工作人员!

李蕊  13373875075


随着第三代半导体的发展,电子器件向着高功率、小型化、集成化方向发展,器件的散热问题已经成为关键,传统散热技术已难以满足第三代半导体器件高热流的散热要求,由此带来的温度堆积问题成为产业亟待解决的问题

据国际半导体技术蓝图(ITRS)相关预测,到2020年,集成电路功率密度将增加至100W/cm2,而实际情况已大大超出预期,电子芯片的热流密度已超500W/cm2,热点处更是高达1000W/cm2。由于传统散热材料/器件散热能力的不足,第三代半导体器件只能发挥其理论性能的20%-30%。
金刚石基材料被称为“终极”散热材料,是大功率电子器件、半导体芯片、5G 通信、T/R 组件等器件的关键散热材料。从上图可以看出,金刚石的热导率最高,同时迁移率和击穿电场也高,因此也可以作为热沉材料。
   制备方法
制备方法有化学气相沉积(CVD)方法和高温高压HTHP法。
优缺点:高温高压(HTHP)法合成的金刚石晶粒尺寸较小,限制了其在大面积散热领域的应用;而 CVD 法能够合成尺寸较大的金刚石散热片,主要是CVD法。

CVD法:包括热丝化学气相沉积法、直流等离子体喷射化学气相沉积法和微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)。其中微波等离子体化学气相沉积法,具有微波能量无污染和气体原料纯净等优势,在众多金刚石制备方法中脱颖而出,成为制备大尺寸和高品质多晶金刚石最有发展前景的技术。
   金刚石散热应用
金刚石与半导体器件的应用,一是采用直接沉积,二是采用键合的方法。直接沉积,由于存在晶格失配严重,沉积较为困难,有采用MBE或者MOCVD来进行沉积。如下图,在GaN背面沉积外延层25um的金刚石层,制备出高效散热的AlGaN/GaN HEMT器件。
GaN 背面生长金刚石  图源:公开网络
低温键合工艺  图源:公开网络
金刚石作为热沉材料,应用在半导体激光器中,通过磁控溅射系统在CVD金刚石热沉片表面沉积 Ti/Pt/Au多层膜,作为金属化层。通过电子束蒸发系统沉积10um厚的In膜,作为半导体激光器封装焊料层。如下图,采用高精度贴片机,以COS(chip on submount)结构将半导体激光器线阵贴片于金刚石热沉表面,并贴片于铜基水冷热沉。
金刚石作为热沉材料  图源:公开网络
   发展趋势
金刚石基材料具有具有独特的物理和化学性质,如高热导率、高磨损性、高化学稳定性,在高功率半导体器件、光电器件、能源、航空航天具有广泛的应用。基于此材料的高效散热技术有望解决高热流散热难题,我们期待器件的散热问题能够得到较好的解决,提高器件的可靠性以及稳定性,提高国家的前沿技术竞争力以及产业水平。


   第八届国际碳材料大会暨产业展览会

扫码,立即预报名,了解详情

联系工作人员!

李蕊  13373875075

金刚石前沿应用及产业发展论坛

金刚石生长与前沿应用专题

12月5日 周四 下午


13:35-14:00

金刚石增强导热复合材料与技术

朱嘉琦,哈尔滨工业大学教授


14:00-14:25

报告方向:金刚石量子前沿科技

Milos Nesladek,哈塞尔特大学教授


14:25-14:45

议题待定

Rahul Gaywala,印度Sahajanand Technologies Private Limited公司CEO


15:10-15:35

报告方向:金刚石信息功能传感和电子器件

廖梅勇,日本国立物质材料研究所(行程确认中)


15:35-15:55

报告方向:金刚石量子应用案例

赵博文,安徽省国盛量子科技有限公司创始人


15:55-16:15

硼掺杂金刚石电极的调控与电化学工程应用

魏秋平,中南大学教授


16:15-16:35

议题待定

嘉宾待定,普敦实验室设备(上海)有限公司


16:35-16:55

高灵敏性金刚石热敏电阻器件研究新进展

陈巧,中国地质大学(武汉)副教授


热管理应用及产业化解决方案专题

12月6日 周五 全天


09:30-09:55

金刚石在激光领域的应用研究

杭寅,中国科学院上海光机所研究员


09:55-10:20

三维集成金刚石先进散热技术进展

于大全,厦门大学教授


10:20-10:45

使用CVD金刚石散热器提升高功率密度芯片的性能

lan Friel,元素六业务拓展经理、首席科学家


11:10-11:35

金刚石材料的激光加工

王成勇,广东工业大学副校长


11:35-12:00

CVD金刚石散热材料制备及产业化应用

魏俊俊,北京科技大学教授


12:00-12:20

太原理工大学团队(行程确认中)


13:30-13:55

金刚石常温键合技术在高性能半导体器件散热中的应用

梁剑波,大阪公立大学副教授


13:55-14:20

朝着光束全方位调控的金刚石激光技术

白振旭,河北工业大学教授


14:20-14:40

Effect of gas phase nucleation on nano- and polycrystalline diamond growth in conventional MPCVD chamber

Mariia Lambrinaki,苏州思体尔软件科技有限公司CEO


14:40-15:00

精密磨抛技术在金刚石材料加工中的应用

梁浩,北京特思迪半导体设备有限公司


15:30-15:55

集成电路先进封装的钻石中介层

宋健民博士


15:55-16:15

微射流激光先进技术基于大尺寸金刚石高品质分片及微流通道制备方案

杨森,西安晟光硅研半导体科技有限公司


16:15-16:25

小分子液态源MPCVD制备超纳米金刚石薄膜材料及应用研究

熊鹰,西南科技大学教授


16:25-16:45

基于COMSOL仿真的圆柱形谐振腔MPCVD中金刚石沉积的调控

杨黎,昆明理工大学教授


12月7日 周六 上午


10:00-12:00

闭门讨论:金刚石在热管理市场怎么用?从哪个角度切入热管理市场一块蛋糕?(仅限邀请)



宽禁带半导体及创新应用论坛

12月5日 周四 全天


10:25-11:00

议题待定

王英民,中国电子科技集团公司第四十六研究所首席专家


11:00-11:25

第三代半导体表面处理技术及装备

王德君,大连理工大学教授


11:25-11:45

基于氮化镓半导体的微波无线供电技术

敖金平,江南大学教授


11:45-12:05

以碳化硅为代表的第三代半导体产业演进及未来趋势

梁赫,重庆鬃晶科技有限公司总经理


13:30-13:55

Si基GaN器件及系统研究与产业前景

于洪宇,南方科技大学深港微电子学院院长


13:55-14:20

报告方向:金刚石半导体器件产业化进展

王宏兴,西安交通大学教授


14:20-14:40

磨抛工艺在超宽禁带半导体材料衬底制备中的应用

王彬,合美半导体(北京)有限公司总经理


15:10-15:35

报告方向:晶圆键合

王晨曦,哈尔滨工业大学教授


15:35-16:00

金刚石薄膜的制备与电学性能研究

胡晓君,浙江工业大学教授


16:00-16:20

报告方向:半导体先进键合集成技术与应用

母凤文,北京青禾晶元半导体科技有限责任公司、天津中科晶禾电子科技有限责任公司董事长兼总经理


16:20-16:40

山东大学团队(邀请确认中)


半导体及加工产业现状与趋势

12月5日 周四 上午


09:40-10:10

SiC产业发展分析与技术的新进展

赵正平,中国电子科技集团有限公司原副总经理


10:10-10:40

报告方向:超精密抛光技术研究进展

袁巨龙,浙江工业大学超精密加工技术研究中心主任


11:10-11:40

报告方向:芯片级金刚石晶圆

江南,中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员


11:40-12:10

报告方向:大功率芯片散热的解决方案

郭跃进,深圳大学异质异构国家重点实验室研究员、原Intel公司首席专家



超硬材料与超精密加工论坛

先进加工技术及应用方案专题

12月6日 周五 上午


09:30-09:55

议题待定

康仁科,大连理工大学教授


09:55-10:20

议题待定

吴勇波,南方科技大学教授


10:50-11:15

金刚石的超精密加工技术现状与发展

赵清亮,哈尔滨工业大学教授


11:15-11:40

化学气相法制备单晶微刃金刚石磨料及工具新技术

孙方宏,上海交通大学教授


11:40-12:05

纳秒激光诱导活性金属等离子体反应刻蚀单晶CVD金刚石研究

温秋玲,华侨大学副教授


半导体切磨抛难题解决方案专题

12月6日 周五 下午


13:30-13:55

碳化硅晶圆减薄磨削装备及砂轮技术

尹韶辉,湖南大学无锡半导体先进制造创新中心主任


13:55-14:20

金刚石加工碳化硅晶圆衬底技术现状与趋势

栗正新,河南工业大学材料学院教授、河南工大高新产业技术研究院院长


14:20-14:45

金刚石衬底化学机械抛光原子级去除机理探讨

戴媛静,清华大学天津高端装备研究院常务副所长


14:45-15:05

金刚石超光滑与平坦化工艺路径探索

邓辉,南方科技大学机械与能源工程系研究员


15:30-15:55

大尺寸碳化硅晶圆加工过程面临的挑战与对策

张保国,河北工业大学教授


15:55-16:20

金刚石晶圆的磨抛一体化加工研究进展

陆静,华侨大学教授


16:20-16:40

硬脆材料的金刚石线切割过程切割力动态建模

梁列,西安理工大学青年教师


12月7日 周六 上午


10:00-12:00

闭门讨论:半导体CMP抛光“卡脖子”难点探讨


展商名录


DT半导体
聚焦于半导体材料行业的最新动态
 最新文章