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The Process of GaN-on-diamond with Si-based nanolayer SAB technology

Descripción del proyecto

La tecnología de nitruro de galio en diamante aumenta la eficacia de la refrigeración en los circuitos integrados

Las crecientes exigencias de las comunicaciones inalámbricas, la informática de alto rendimiento y los circuitos integrados de gestión de la energía plantean importantes retos para los nuevos materiales semiconductores y la gestión térmica. Los materiales de sustrato de nitruro de galio (GaN) padecen autocalentamiento Joule localizado, lo cual afecta negativamente a su rendimiento y fiabilidad. La disipación eficaz del calor en los transistores de alta movilidad de electrones (HEMT) de GaN es fundamental. Aunque los semiconductores de tercera generación, como el carburo de silicio y el diamante, ofrecen una mayor fiabilidad energética en los HEMT de GaN, resultan costosos. Financiado por las acciones Marie Skłodowska-Curie, el equipo del proyecto GDSNL pretende desarrollar un nuevo proceso de crecimiento de GaN en diamante utilizando galio líquido y titanio. Aprovechando las excelentes propiedades de conductividad térmica del diamante, el proceso propuesto debería generar obleas de diamante de alto rendimiento y escasos defectos que mejoren la gestión del calor y la eficiencia de los dispositivos.

Objetivo

GaN substrate materials have been increasing the demands of applications such as wireless communications, super-high computing, and power-management IC. The growing demands create substantial challenges for both the development of new semiconductor materials and their thermal power management in very large-scale integrated circuits. The highly localized Joule self-heating at the drain edge of the gate degrades the electrical performance and reliability of integrated circuits by introducing the device's channel thermally activated degradation mechanisms. To improve the radiation effect, the localized device's drain and channel regions heat generated in the active region of Si-substrate GaN high electron mobility transistors (HEMTs) device must be efficiently restrained. Third-generation semiconductor SiC and diamond, their appearance has improved high power reliability and performance, however, this direct growth requires an AlN or a SiN nucleation layer and suffers from the cost-effective large wafer. Besides, to date, GaN devices are mainly fabricated on sapphire, Si/SiC substrates having thermal conductivities of about 0.5 1.5 and 4.0 W/cm·K, but the heat generated in GaN-on-diamond structure devices can be easily dissipated due to the excellent thermal conductivity characteristics of a diamond (thermal conductivity: ~22 W/cm·K). In order to conquer the growth of AlN or SiN GaN heterostructures on high poly- or micro-crystalline diamond and realize high-performance heat dissipation, a novel diamond growth on Si process using liquid gallium and titanium at low atmospheric pressure and a SAB Si-based nanolayer integration GaN-on-Si technology have been proposed. In this proposal, commercial GaN-on-Si and fabricated Diamond-on-Si were bonded with an extraordinarily low TBR and surface defects, this work opens up a new way for the fabrication of Diamond-based high-power wafers.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2023-PF-01

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Coordinador

UNIVERSIDADE DE AVEIRO
Aportación neta de la UEn
€ 172 618,56
Coste total
Sin datos

Socios (1)